Истрия мира от Начала времен до Конца света

Его действия напоминают поведение творческой личности, которая осуществляет проект, цели которого ей ясны, а пути их достижения он ищет. На творческий характер творения намекает нам и Библия, в которой в конце каждого акта и дня творения Бог оценивает свою работу: «И увидел Бог, что это хорошо». То есть он предпринимал действие, не зная, будет ли оно успешным и полезным для общего замысла.

Создатель, который может быть некоторой нематериальной формой мировой закономерности с целевыми установками и определенными свойствами личности, творит Вселенную, галактики, звезды, Солнце, Землю, жизнь на ней и человека, следуя некоторому замыслу, который нам было бы жизненно важно постичь, чтобы так же следовать ему. С моей точки зрения, он всемогущ, но, судя по развитию событий, ограничен (возможно, это самоограничение) в своих действиях установленными им законами. В их рамках он созидает, творчески выбирая пути достижения своих целей, о которых мы можем только догадываться.

Создатель творит законы и дает возможность материи и, быть может, нематериальным сущностям относительно свободно развиваться в их рамках. Например, он сотворил четыре силы и различные формы материи, которые под действием этих сил создали весь существующий мир.

Исходя из этих предпосылок, жизнь, возникновение которой представляется сейчас величайшим чудом, явилась результатом самоорганизации сложных органических молекул. Нам трудно это представить, но ведь нелегко также вообразить себе процессы, идущие сотни миллионов лет.

Существует немало гипотез возникновения жизни путем эволюции РНК17 и белков. Все эти молекулы имеют потенциал самоорганизации, то есть могут соединяться друг с другом, создавая сложные структуры. Однако до сложности клетки им так же далеко, как отельному болтику до современного автомобиля.

В гипотезах самоорганизации есть две главные нерешенные проблемы. Первая - в клетках существуют молекулярные машины с не уменьшаемой сложностью. Это состоящие из молекул механизмы, которые не будут работать, если любую их часть исключить. То есть эти машины могут начать работать только при их точной одновременной сборке из всех составных частей. Так что эволюционной самоорганизацией шаг за шагом их появления объяснить нельзя. Помните, как был решен вопрос с созданием углерода из трех ядер гелия. Вероятность такого соединения была в 2000 раз повышена за счет резонанса. Может быть, здесь имеется какое-то подобное или другое ухищрение.

Вторая - наука считает, что первая клетка появилась почти сразу18 или еще во время Поздней тяжелой бомбардировки. А почему тогда клетки перестали появляться позже, и все произошло из первой клетки? Возможно, именно тогда на Земле сложились какие-то уникальные условия. Существует также гипотеза о том, что именно метеориты занесли нам первую клетку из других миров. Это, конечно, не приоткрывает тайны происхождения жизни, но переносит её в другой мир с другими условиями, которые мы не можем пока воспроизвести на нашей планете. На справедливость этой гипотезы намекает нам Библия, в которой Бог сотворил растения в третий день творения, а Солнце и Луну – в четвертый.

Науке известно, что жизнь возникла в воде в форме архей19 и цианобактерий, не имевших ядер и внутренних органов, но уже имевших ДНК и освоивших сложнейшие механизмы химического и фотосинтеза, которые используют энергию химических реакций и света для производства органических вещества из углекислого газа. Интересно, что археи применяют для перемещений жгутики, работающие наподобие винта. Это молекулярные машины с неснижаемой сложностью! Как они могли появиться у первых же живых организмов, Бог его знает! Заметим также, что потомки архей и цианобактерий благополучно живут в наше время. Однако из неживой органики они уже почему-то не возникают.

Живые организмы сильно отличаются от неживой материи. Они устроены так, что их жизнь подчинена следующим главным целям:

1)

сохранить свою структуру и противодействовать внешним воздействиям.

Организовать и поддерживать определенный порядок в своем организме и, по возможности, в окружающей среде;

это свойство живых систем называют

гомеостазом

;

2)

максимально распространить информацию о себе, прежде всего, путем распространения собственной ДНК через свое потомство, но также и другими способами (устные сообщения, письменные источники, компьютерные сети и другие способы распространения информации).

Этим же целям следуют сообщества микроорганизмов, животных и людей. Поэтому они, в значительной мере, определяют ход развития человеческой истории.

Но вернемся в прошлое, к началу эволюции (рис.1.1.3). В Архее почти на всей планете плещется бескрайнее, но неглубокое море с температурой около 90о Цельсия. Над ним постоянно висит насыщенный пар, так что граница между океаном и атмосферой практически не различима. В конце архея стали образовываться первые материки.

Рис. 1.1.3. Периоды эволюции жизни

Архейская эра длилась около 1,4 миллиарда лет, и цианобактерии не теряли времени. Они прошли длинный эволюционный путь, который позволил им в конце архея радикально изменить свою генетику и перейти на кислородный фотосинтез, побочным продуктом которого является кислород. Новый способ фотосинтеза оказался примерно в 20 раз энергетически эффективнее старого. Однако он был связан с выбросом сильнейшего окислителя, кислорода, который полностью изменил экологию планеты. Недаром происшедший сдвиг называют Кислородной революцией или катастрофой, поскольку для архейской экосистемы кислород был ядом, приведшим к ее гибели.

Кислородная революция отделила архейскую эру от протерозойской (рис. 1.1.3), которая длилась примерно 2 млрд. лет. Произведенный живущими в океане бактериями кислород первым делом окислил железо и другие металлы, растворенные в воде. Так образовались будущие месторождения металлических руд.

Затем кислород стал поступать в атмосферу, в которой в то время преобладал метан. Нужно сказать, что метан является главным фактором парникового эффекта, примерно в 20 раз сильнее углекислого газа по воздействию на температуру планеты. Кислород стал окислять метан и превращать его в углекислый газ. Температура стала довольно быстро, по космическим меркам, конечно, падать, и через какие-нибудь 100 млн лет вся наша планета покрылась льдом и снегом. Земля превратилась в снежный комок, и этот продлившийся около 300 млн лет период принято называть «Земля-снежок». Бактерии и археи притаились в океанских расщелинах вблизи теплых источников и подводных вулканов, но выжили.

Потом вулканическая деятельность растопила льды. Вулканы выбрасывали не только тепло, но и другой, менее сильнодействующий, чем метан, но все же парниковый углекислый газ. Когда его концентрация росла, температура увеличивалась. Периодически поглощение углекислого газа горными породами и микроорганизмами превышало их выброс вулканами, тогда температура опускалась. Однако при оледенении поглощение углекислого газа сильно уменьшалось, а вулканическая деятельность продолжалась, поэтому температура вновь росла, а лет таял.

Следующий миллиард лет за эпохой «Земли-снежка» прошла тихо и спокойно. Этот период даже назвали «скучный миллиард». Однако за этот миллиард лет эволюция бактерий привела к созданию в них ядра, надежно защитившего святая святых живой клетки молекулу ДНК, несущую полную информацию о строении бактерии и её функционировании для потомков. В конце протерозоя появились первые многоклеточные организмы, которые пережили еще два относительно недолгих (30-60 млн. лет) оледенения. Непрестанная выработка кислорода бактериями и оледенения, тормозившие поглощение углекислого газа, привели к накоплению кислорода в атмосфере и воде и повышению температуры.

Скука закончилась фантастически мощным Кембрийским20 взрывом жизни примерно 570 млн. лет назад. Буйство жизни Кембрийского океана потрясает! За несколько миллионов лет, как по мановению волшебной палочки, возник целый мир новых, чрезвычайно разнообразных и уже довольно высокоорганизованных живых существ. Возможно, причиной взрывного ускорения развития живого стало накопление кислорода.

В начале кембрия уникально быстро возникло множество новых крупных эволюционных ветвей животных. Появляются все основные типы животных: губки, кишечнополостные, всевозможные черви, членистоногие, моллюски, иглокожие, и хордовые, из которых произошли все высшие животные и человек. За всю дальнейшую историю такого эволюционного взрыва больше не было!

Как же все это произошло? Докембрийский океан был мутным от взвешенных частиц. На дне обитали водоросли, образующие колонии в форме матов. К ним прикреплялись похожие на амеб почти неподвижные существа. Повышение концентрации кислорода в воде дало энергию для более активного образа жизни. Многие живые существа этим воспользовались, создавая друг для друга новые и новые экологические ниши. Так, морские черви стали не только поглощать водоросли, но и вворачиваться в дно в поисках питательных остатков. Это сделало дно пористым и высвободило дополнительный кислород и кальций, концентрация которого в воде довольно быстро, по не совсем понятным причинам, утроилась. Подъем со дна питательных веществ, обеспеченный деятельностью червей, создал нишу для планктона, фильтрующего воду. Планктон размножился и очистил воду. Океан стал прозрачным. Довольно быстро появилось немало видов, питающихся планктоном. Не заставили долго ждать своего появления хищники, поедающие планктоноядных, и водоросли. В прозрачном океане многие животные обзавелись глазами, и им стало удобно искать пищу, охотиться и убегать от опасности. По непреложным законам экологии хищники стимулировали появление множества новых видов травоядных, большая часть которых нарастила себе для защиты панцири и приобрела внешние скелеты, наподобие ракообразных. Благо кальция было уже в изобилии.

Эта картина далека от актов творения различных видов, но не ближе она и к дарвиновской эволюции, которая основана на маленьких изменениях, вызванных мутациями, и закреплении полезных изменений в ходе естественного отбора. Скорее она напоминает теорию Ламарка21. Виды в ходе эволюционного развития демонстрируют поразительную пластичность, и новые виды быстро возникают и развиваются при создании новых экологических ниш. Движущая сила такой ускоренной и направленной эволюции пока не известна. Мы еще вернемся к этому феномену.

В это же время произошло революционное событие величайшей важности. Живые организмы перешли к половому размножению. Как мы вскоре увидим, это не только обеспечило возможность поиска новых путей эволюционного развития, но и придало ему ускорение и определенную направленность.

Кембрий стал первым из шести периодов палеозойской эры22, продлившейся 292 млн лет. Каждый период длился 40-50 млн лет и чаще всего отделялся один от другого большими или малыми вымираниями и сменами основных форм жизни. Следующий за кембрием ордовик является, пожалуй, исключением. Он стал продолжением и развитием кембрийских форм жизни. Это было царство множества видов трилобитов, довольно крупных (50-70 см) членистоногих с мощным панцирем, головоногих моллюсков и первых рыб.

Ордовикский период закончился одним из трех великих оледенений палеозоя. В этот период замедлились вулканическая деятельность и выбросы углекислого газа, а бурно развивающиеся живые организмы и эрозия поглощали его во все больших количествах. Поэтому в конце ордовика резко почти до нуля снизился уровень углекислого газа. Парниковый эффект уменьшился, что привело к резкому похолоданию. На расположенном в районе Южного полюса гигантском материке Гондвана образовался мощнейший ледяной панцирь, что привело к падению уровня мирового океана. Погибло 85% видов морских животных, а в тот период почти все многоклеточные были морскими. Так что катастрофа была всеобщей.

К счастью, как всегда, сработали механизмы балансировки. Лед уменьшил поглощение углекислого газа. Вымирание уменьшило его потребление водорослями. Вулканы работали. В результате температура повысилась, льды растаяли, жизнь стала восстанавливаться. Начался силурийский период – самый короткий в палеозое (только 30 млн. лет). Он примечателен тем, что первые растения выбрались на сушу.

За ним последовал девонский период. Суша покрылась высоченными хвощами и папортниками, в которых ползали насекомые и первые земноводные. В воде воцарились рыбы, главным образом, панцирные и бесчелюстные. Закончилось все очередным девонским вымиранием. Оно было не таким стремительным, как другие. Его причиной послужило потепление климата и вызванные им нехватка кислорода в воде и разрушение озонового слоя. Лишенные озоновой защиты живые существа стали жертвами радиации. В результате полностью вымерли доминировавшие в море бесчелюстные рыбы и с ними 50% родов23 всех животных.

После девонского вымирания начался каменноугольный период или карбон. Вся Земля в этот период имела тропический климат. Она была покрыта мелкими морями, озерами и бескрайними болотами, в которых кишели насекомые и паслись рептилии. Гигантские, до 45 метров высотой, папоротники и хвощи быстро росли, умирали, и из останков формировался торф, который постепенно превращался в уголь и нефть. Так что сейчас мы используем энергию, накопленную растениями в глубокой древности. Насекомые в этот период достигли огромных размеров. Так, известна стрекоза с метровым размахом крыльев. Но гораздо важнее невероятная, революционная находка насекомых. Они освоили полное превращение или метаморфозу из личинки во взрослое животное (имаго) через стадию куколки. Личинка, набрав достаточный вес и запас питательных веществ, превращается в закрытую прочной оболочкой куколку, в которой происходят совершенно загадочные превращения. Сначала все органы личинки разлагаются специально выработанными ферментами. Затем из полученного бесформенного белкового раствора заново создается совершенно новое, не похожее на личинку живое существо, например, бабочка. Как это могло выработаться в результате дарвиновской эволюции, мелкими шажками – трудно себе представить!

Пришедший на смену карбону пермский период весьма примечателен. Во-первых, это единственный период, названный в честь российского региона. Во-вторых, это последний период палеозоя, окончившийся самым жутким вымиранием на нашей планете. В этом периоде возник сверхматерик Пангея. Климат напоминал наш сегодняшний с выраженной зональностью и большими пустынями. Это был мир насекомых и земноводных, которые по размерам и разнообразию могли соперничать с динозаврами. Так что парк пермского периода ждет своей экранизации.

Великое пермское вымирание (253—251 млн. лет назад) было величайшим из всех. Оно было вызвано так называемыми сибирскими траппами, то есть подъемом магмы и ее излиянием из трещин почти на всей территории огромной Сибири миллионы лет подряд. Траппы покрыли всю Сибирь раскаленным базальтом и наполнили атмосферу ядовитыми газами. Это привело к исчезновению 90-96 % морской фауны, 70% видов наземных позвоночных и 83% видов насекомых. Царство насекомых заняло присущее ему сейчас скромное место. Земноводные сильно пострадали, но сохранили главенствующие позиции еще примерно на 50 млн. лет. Так закончился протерозой и начался мезозой, то есть в дословном переводе «эра средней жизни».

Первым периодом мезозоя был триас. В это время климат на всей суше был теплым и сухим. Большая часть земноводных погибла, но они продолжали царствовать в воде и на суше. Пресмыкающиеся были пока представлены относительно маленькими ящерицами. Однако они уже имели значительное эволюционное преимущество, откладывая яйца в твердой, хорошо защищенной оболочке. Триасовое вымирание (208—200 млн. лет назад), вызванное, как и великое пермское, траппами и выбросами токсичных веществ, прекратило главенство земноводных и открыло путь царству динозавров, известному нам по фильмам о мире и парке Юрского периода.

В Юре почти все главные экологические ниши были заняты пресмыкающимися, главным образом, динозаврами. Они были повсюду: на суше, в морях и реках, в воздухе. Первые млекопитающие были очень маленькими и ютились в норах. Правда, эволюция так устроена, что ранее развившиеся формы жизни не исчезают, а занимают определенные, более скромные, но часто вполне достойные места в новой экосистеме.

Сменивший Юрский Меловой период оказался самым долгим в мезозое. Он длился 79 млн. лет. Распавшийся ранее на две гигантские части (Лавразию и Гондвану) сверхматерик Пангея продолжил деления. Постепенно стала формироваться современная система материков и океанов. Империя динозавров продолжала процветать, но млекопитающие уже начали свой путь восхождения на вершину эволюционной лестницы.

В это время произошло еще одно потрясающее революционное изменение. Это неожиданная и необычайно быстрая в масштабах эволюционных процессов, конечно, оккупация суши цветковыми покрытосеменными растениями. До мелового периода леса составляли, в основном, голосеменные растения: хорошо нам знакомые хвойные деревья, некоторые кустарники и лианы. Кстати, травы в это время еще не было. Она появилась многими миллионами лет позже. И это была еще одна революция.

Цветковые растения имеют хорошо защищенное семя. Они размножаются половым путем. Мужские клетки из тычинок цветка (припоминаете ботанику?) переносятся в женские клетки в пестике. Перенос иногда осуществляют ветер, но гораздо чаще птицы, животные и насекомые, которых растения привлекают красотой и запахом цветка. При этом насекомые часто специализируются строго на одной группе растений. Цветковые растения появились внезапно и распространились очень быстро. Они стремительно захватывают новые территории, быстрее конкурентов растут и умирают, обогащая своими остатками почву. Следовательно, они сами создают благоприятные условия для своих потомков.

При этом они были совершенно не похожи на своих голосеменных предшественников. Переходных форм, по которым можно было бы проследить шаги эволюции, нет. Одновременно с ними появились и стремительно эволюционировали насекомые, обеспечивающие их размножение. Есть такая шутка. Диалог между мужским цветком и женским: «я тебя люблю; – и я тебя тоже; – где же проклятая пчёлка?». Удивительно, что нужное для любви и размножения насекомое всегда находится.

Все эти сложные и непонятные процессы Дарвин назвал «ужасной тайной». И эта тайна до сих пор не разгадана.

Красоту, буйство жизни и цветение мелового периода прервало падение в районе Юкатана крупного метеорита, 10 км в диаметре. Оно привело к меловому вымиранию (65,5 млн. лет назад), уничтожившему динозавров и открывшему эволюционный путь млекопитающим и человеку.

Начавшаяся после мелового периода Новая жизнь или, что то же самое, Кайнозой24 (кайно - новая, зой – жизнь) ознаменовалась быстрым захватом большинства освободившихся экологических ниш млекопитающими. В небе царили близкие родственники динозавров - птицы. Многочисленные новые виды насекомых эволюционировали вместе с цветковыми растениями, которые стали главенствовать в растительном мире. В палеогене (первой части третичного периода кайнозоя) эволюция явно ускорилась. За первые 100 тысяч лет после падения метеорита (это мгновение в истории жизни) число видов млекопитающих удвоилось. Из похожих на крыс мелких грызунов развились все основные семейства современных млекопитающих.

Ближе к концу палеогена климат стал холоднее, и на эволюционную сцену вышли травянистые растения или травы. Они развились из древесных покрытосеменных растений, приспосабливаясь к более суровому климату. Травы жили недолго, часто всего один год. Быстро давали потомство и стремительно эволюционировали. Они успешно конкурировали с деревьями и кустарниками за место под солнцем и постепенно вытесняли леса. Саванны и степи заняли огромные пространства, и на них стали пастись быстро приспособившиеся к новым условиям хорошо нам знакомые травоядные животные. Появление травяных растений создали предпосылки для будущей сельскохозяйственной деятельности людей. Их потомки стали пшеницей, ячменем, овощами, всеми теми культурными растениями, которыми мы питаемся.

Во второй части третичного периода, неогене, продолжалось похолодание климата. Материки окончательно приобрели современные очертания. В северных широтах паслись многочисленные стада мамонтов, предков лошадей, коров, овец и коз. В будущем люди сделают их домашними.

В лесах неогена жило множество обезьян. При отступлении лесов под напором трав некоторые виды обезьян стали все чаще спускаться с деревьев, чтобы поесть сочных плодов и зерен из колосьев трав. Им приходилось вставать на задние лапы, чтобы ориентироваться в высокой траве и высматривать врагов. Они все чаще передвигались на задних лапах. Оказалось, что это очень удобно, поскольку передние лапы, руки, оставались свободными для собирательства и охоты. Так появились наши человекообразные предки. Об их поразительном эволюционном прыжке – в следующей главе.

Итак, история жизни дала нам немало примеров революционных скачков, труднообъяснимых с позиций дарвиновской эволюции. Среди них:

возникновение первой клетки и вместе с ней жизни; это величайшая неразгаданная тайна;

кембрийский взрыв и почти одновременное появление огромного количества новых видов, создавших и занявших множество экологических ниш;

очень небольшое количество переходных форм по сравнению с сформировавшимися видами, судя по их останкам; если возникновение новых видов происходит в соответствии с дарвиновской эволюцией, число останков переходных форм должно на порядки превышать останки сформированных видов;

метаморфозы насекомых и освоение суши цветковыми растениями, проходящими необъяснимо синхронно с эволюцией насекомых, необходимых для их размножения.

Глава 1.2. Человечество до истории (от 2 млн. лет до 5 тысяч лет назад)

Мы подошли к великому, если не величайшему событию в истории Вселенной – появлению человека. Наш вид, Homo sapiens, сумел победить в борьбе за Землю другие, многочисленные ветви человеческого рода и вобрать многих из них в себя. Он освоил всю нашу планету и совершил неолитическую революцию, начав создавать новые виды культурных растений и домашних животных. Уже к 3000 году до нашей эры возникли очаги первых великих цивилизаций, в которых люди изобрели письменность. Это стало началом истории современного человечества. В этой главе мы опишем становление человека и пути его развития до начала писаной истории человечества.

1.2.1. Рождение и победа Человека разумного (от 2 млн. до 40 тысяч лет назад)

В предыдущей главе мы описали эволюцию жизни до момента появления человекообразных обезьян и их спуска с деревьев на землю. Нужно сказать, что в то время существовало множество видов обезьян.

Здесь уместно обсудить одно из основополагающих понятий теории эволюции - «вид». Напомню, что знаменитая книга Дарвина, буквально перевернувшая взгляды людей, так и называется «Происхождение видов…»25. В биологии вид — группа сходных по признакам особей, способных свободно скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство. Запомним это.

Предок человека отделился от человекообразных обезьян примерно 7 млн. лет назад. Генетическая близость человека и шимпанзе очень велика: ДНК этих видов совпадает на 99%26. Такая близость поражает, но она довольно условна. Так, ДНК человека на 70% совпадает с ДНК курицы, на 50% - мухи дрозофилы и на 40% - с ДНК огурца. Дело в том, что большая часть генов работает на поддержание жизнеобеспечения клетки, которое более или менее сходно для всех клеток.