Горизонты будущего

Нет сомнения в том, что жизнь возникла при переходе химической эволюции вещества к эволюции биологической. Однако время и место этого перехода представляют собой проблему, к решению которой учёные реально подошли только в последние годы. Как отметил видный палеонтолог, академик РАН Б.С. Соколов: «Даже на вопрос, что древнее: Земля или жизнь на ней, – строго говоря, нет определённого ответа». По его мнению, возможно, они ровесники, возможно – жизнь древнее планеты.

Сравнительно недавно появились представления о необычайной длительности формирования жизни на Земле. Их высказывали В.И. Вернадский, Л.С. Берг, Л.А. Зенкевич. В частности Л.С. Берг в 1947 году писал: «Действительно, вряд ли хватит трёх-четырёх миллиардов лет, чтобы на Земле не только зародилась жизнь, но чтобы она могла дать начало всему тому разнообразию органического мира, какое мы встречаем в настоящее время. Вспомним, что на эволюцию одного подтипа животных – позвоночных – ушло около полумиллиарда лет. Сколько потребовалось времени для образования первичных хордовых, для иглокожих, для моллюсков, членистоногих, червей и так далее. Какой промежуток времени употребила природа, чтобы образовать группу одноклеточных организмов, включающих в себя не только несколько типов, но одновременно животных и растения? Сколько времени нужно было, чтобы из бесформенного клочка живого вещества получил начало первичный оформленный организм?».

Сочетание недавно полученных микропалеонтологических, биогеохимических и изотопных данных упорно свидетельствуют о том, что жизнь на Земле существовала столько времени, сколько существовала и сама наша планета.

Это заключение подтверждает на современном научном материале выдающееся обобщение В.И. Вернадского, который писал: «Для нашей планеты эмпирически установлено существование жизни в самых древних нам доступных отложениях. Даже массивные породы носят в себе несомненные следы существования живого вещества. Жизнь на Земле геологически вечна». Где же могла природа столь ускорить процессы зарождения живых организмов?

Исследователь из Техасского технологического университета после анализа огромного объёма собранной информации выдвинул теорию о том, как же на Земле смогла образоваться жизнь.

Учёный уверен, что появление ранних форм простейшей жизни на нашей планете было бы невозможно без участия упавших на неё комет и метеоритов. Своей работой исследователь поделился на 125-й ежегодной встрече геологического общества Америки, проходившей в городе Денвер, Колорадо.

Автор работы, профессор геологии в Техасском технологическом университете (ТТУ) и куратор музея палеонтологии при университете, Санкар Чаттерджи рассказал, что к такому выводу он пришёл после анализа информации о ранней геологической истории нашей планеты и сопоставления этих данных с различными теориями химической эволюции. Эксперт считает, что такой подход позволяет объяснить один из самых скрытых и не до конца изученных периодов в истории нашей планеты. По мнению многих геологов, основная масса космических «бомбардировок», в которых участвовали кометы и метеориты, приходилась на время около четырёх миллиардов лет тому назад. Чаттерджи считает, что самая ранняя жизнь на Земле образовалась в кратерах, оставленных при падении метеоритов и комет. И вероятнее всего это произошло в период «Поздней тяжёлой бомбардировки» (3,8-4,1 миллиарда лет назад), когда столкновение мелких космических объектов с нашей планетой резко возросло. На то время приходилось сразу несколько тысяч случаев падения комет.

Чаттерджи указывает, что образовавшиеся в результате этих столкновений кратеры заполнились растаявшей водой из самих комет, а также химическими строительными блоками, необходимыми для образования простейших организмов. С учётом истинной продолжительности Дня Творения по Божественным часам видим, что последовательное зарождение и развитие жизни ускоренно протекало в космическом пространстве, а затем на Земле ускорилось эволюционным путём. Эту мысль ярко выразил французский натуралист Ж. Кювье (1769-1832): «Жизнь представляет более или менее сложный вихрь, направление которого постоянно и который всегда захватывает молекулы, так что форма живого тела для него существеннее, чем его вещество. Пока это движение существует, тело живёт». Здесь Кювье прозорливо указал на животворный плазменный вихрь, который мог быть только в космическом пространстве.

Жанн Батист Ламарк считал, что лестница существ есть следствие эволюции живых организмов от низших микроскопических к высшим. Он полагал, что причиной эволюции является присущее живым организмам свойство – стремление к совершенству. В своём выдающемся труде «Происхождение видов путём естественного отбора» (1859) Чарльз Роберт Дарвин выдвинул три основных фактора, определяющих эволюцию жизни: изменчивость, наследственность и естественный отбор.

Именно так происходила эволюция жизни: сначала ускоренно в условиях космического пространства, а затем на нашей планете. Мы представляем картину возникновения жизни как единый процесс космической и земной эволюции. При этом огромную роль играли вихри плазменного вещества. Как на Земле, так и на Солнце вихри в северном его полушарии имеют левое вращение, в южном – правое. Для возникновения предшественников жизни были все необходимые условия только в вихрях левого вращения. Особую роль играл переход от сверхвысоких температур разогретой плазмы к сверхнизким температурам.

Мы полагаем, что жизнь зародилась до основания Земли в условиях вихревых плазменных потоков вещества, в котором содержались водород, окись углерода, метан, соединения азота и вода в достаточных количествах. При температурах ниже 800°С совершались чрезвычайно бурные реакции между водородом, окисью углерода и простейшими соединениями азота. Эти реакции протекали ускоренно в присутствии катализаторов: магнетита и гидратированных силикатов.

Наличие подобных шариков в коридоре падения Тунгусского феномена свидетельствует о том, что в вихревом уединённом вихре продолжались процессы образования минералов, органики и живых веществ. Исследования показали, что входящие в их состав органические соединения обычно синтезируются на поверхности силикатных зёрен и магнетита в среде плазменного вихря. Так, под микроскопом было обнаружено наличие значительного количества органических веществ в виде округлённых флюоресцирующих частиц с диаметром от 1 до 3 микрон.

Маленькие ядрышки магнетита или гидратированных силикатов обнаружены в центре этих частиц. Вместе с тем, плазменное тело обладало живительной силой, следствием чего в результате Тунгусского феномена стал ускоренный рост деревьев в этом районе (как молодых, так и переживших катастрофу) и резко (в 12 раз!) возросла частота мутаций у местных сосен [9]. Несомненно, что в недрах плазменного вихря были все необходимые условия для протекания процессов синтеза органических соединений и одноклеточных живых организмов.

Внутри плазменного вихревого самоорганизующегося потока образовались нежёсткие связи, которые подчиняются особой, квазигиперболической статистике микроскопических частиц. Эта статистика значительно отличается от обычной, «гауссовской». Как и вихревой плазменный поток в целом, так и квазигиперболические системы внутри его всегда способны к самоорганизации. Итогом любой самоорганизации является естественный отбор.

В процессе фазового перехода из газового состояния в жидкое, а затем и в твёрдое состояние, возникали центры кристаллизации в виде флюоресцирующих шариков магнетита или гидратированных силикатов, сформировавшихся значительно раньше. Самоорганизация производит красоту, а красота в плазменном вихревом потоке создаёт жизнь. Вот почему красота спасёт мир. Ажурная симметрия одинакова во всех частях новообразований. Так и в плазменном вихревом потоке рождались первые минералы, органика и живые клетки из неживого вещества.

Хиральность – одно из наиболее загадочных свойств живой материи. Хиральными называют объекты, которые являются зеркальным отражением друг друга. Впервые о хиральности живой материи заговорил французский естествоиспытатель Луи Пастер (1822-1895) в середине XIX века. Проведённые Пастером эксперименты показали, что некоторые вещества, описываемые одинаковыми химическими формулами, могут иметь разные свойства. Например, при растворении в воде они обладают оптической активностью – то есть вращают плоскость поляризации падающего на раствор света. При этом одно и то же вещество в каких-то случаях вращает плоскость поляризации по часовой стрелке, а в каких-то – против.

Голландский химик Вант-Гофф (1852-1911) доказал, что такое различие обусловлено разным пространственным расположением атомов в молекуле вещества. При обычном химическом синтезе «правые» и «левые» молекулы образуются в одинаковых количествах, и соответствующее вещество оказывается оптически неактивным. В случае же живых организмов образуются асимметричные соединения: аминокислоты и сахариды встречаются в природе только в какой-то одной из двух зеркально симметричных форм. Так, большинство аминокислот, из которых построены белки человеческого организма, являются «левыми» формами. В результате сделанного Пастером открытия проблема происхождения жизни вышла на молекулярный уровень. Необходимо было понять, по какой причине появившиеся на Земле живые организмы оказались связанными только с одним из двух абсолютно равнозначных способов взаимного расположения атомов в пространстве.

Ещё в 1998 году группа астрономов под руководством Джереми Бейли из университета Нового Южного Уэльса в Сиднее изучала туманность Ориона и обнаружила, что определённые участки туманности заполнены поляризованным по кругу электромагнитным излучением инфракрасного диапазона. Подобное излучение имеется и в окрестностях нашего Солнца.

Взаимодействуя с атомами, поляризованное по кругу излучение может их разрушить. В зависимости от направления поляризации – вправо или влево – оно разрушает либо «правые», либо «левые» молекулы. Соответственно, в тех участках туманности Ориона, которые исследовал Бейли и его коллеги, будет преобладать только один вид аминокислот: либо «левые», либо «правые».

Точно такая же ситуация могла сложиться в той области космического пространства, в которой происходили вихревые выбросы солнечного вещества. В этом случае асимметрия молекул живого вещества на Земле получает вполне адекватное объяснение.

Реакции ускорялись также за счёт ионизирующей радиации. Такая радиация возбуждала многие химические реакции, включая ускоренное образование молекул, способных к самовоспроизведению. Быстрая эволюция первых форм микроскопической жизни возникла до образования Земли в космических условиях благодаря вихревому выбросу материи из Солнца и её быстрому и глубокому охлаждению, что надёжно сохраняло упавшие «семена жизни» во многих местах атмосферы и поверхности Земли, что обеспечило их параллельное развитие и разнообразие форм.

Спектр солнечной вспышки представляет собой яркие эмиссионные линии водорода, гелия, ионизованного кальция и других элементов. В составе солнечного вещества выделяется одна наиболее яркая зелёная линия, которая принадлежит атому железа, лишённому 13 электронов. Практически с самого начала на Солнце в малых количествах уже существуют химические элементы всей таблицы Менделеева, в том числе и с высоким атомным весом, что достаточно для редких выбросов плазменным вихревым потоком, создающим живое вещество.

Химический элементарный состав живого вещества включает в себя около 60 элементов, атомы которых создают в живых организмах сложные молекулы в сочетании с водой и минеральными солями. Эти молекулярные постройки представлены углеводами Cn H2n On, липидами – жироподобными веществами, белками (сочетание 20 различных аминокислот) и нуклеиновыми кислотами (ДНК и РНК). Нуклеиновые кислоты регулируют естественный синтез белка в организмах и осуществляют передачу наследственной информации из поколения в поколение.

Древнейшая жизнь существовала в качестве гетеротрофных бактерий, получавших пищу и энергию от органического материала абиогенного происхождения. В свете новых данных неизбежно следует вывод о раннем зарождении жизни в процессе формирования Солнечной системы в космических условиях. Древнейшими в геологической истории нашей планеты были прокариоты, следы жизнедеятельности которых выявлены в древнейших докембрийских отложениях земной коры.

Прокариоты подразделяются на подцарства бактерий и сине-зелёных водорослей. Бактерии представляют собой наиболее распространённые в биосфере организмы. Самые мелкие шаровидные бактерии имеют диаметр менее 0,1 мкм. Подавляющее большинство бактерий имеет формы прямых и изогнутых палочек толщиной в пределах 0,5-1 мкм и длиной 2-3 мкм.

Основным направлением эволюционного процесса являются биологический прогресс и регресс. Это означает либо успех данной группы живых организмов, либо упадок. При успехе живых организмов наблюдается увеличение их численности, расширение ареала обитания. Вместе с успехом приходит видоизменение и адаптация к новым условиям. Упадок данной группы живых организмов свидетельствует об их неспособности приспособиться к изменениям условий среды. В процессе эволюции многие виды обнаруживали заметный прогресс, который затем сменялся регрессом.

Обратимся к рассмотрению исторических памятников, оставленных нам в назидание Господом Богом в древних пластах Земли. Изучая последовательно слои пород в Южной Англии, У. Смит в 1794 году установил, что в каждом слое содержатся характерные окаменелые останки животных, отсутствующие в других слоях. Это открытие позволило строить карты, на которых показывались характерная жизнь в далёкие исторические времена.

В осадках, превращающихся в породы, часто хорошо сохраняются останки животных и растительных организмов. Они свидетельствуют, что условия жизни на Земле с течением времени меняются. Вместе с изменением геологической обстановки видоизменяется растительный и животный мир. Одни растения и животные вымирали, на смену им приходили видоизменённые формы, приспособившиеся к новым условиям. При этом более простые формы легче переносили изменения условий жизни. Поэтому современные простейшие организмы мало отличаются от древних. Другие организмы, приспособленные только к специфическим условиям той или иной геологической эпохи, вымирали вслед за изменением обстановки. Таким образом, геологические эпохи характеризуются теми или иными видами животного или растительного мира.

Вместе с тем, новые виды, размножаясь, сами стали активно влиять на условия обитания, чем увеличивали длительность существования своих популяций. Французские химики Ж.Б. Дюма (1800-1884), Ж. Бусенго (1802-1887), немецкий химик Ю. Либих (1803-1873) и некоторые другие исследователи выяснили значение зелёных растений в газовом обмене земного шара и роль почвенных растворов в питании растений. Было установлено исключительное значение углекислоты и воды в образовании зелёных растений и вообще живых организмов.

Французский натуралист Ж.Б. Ламарк (1744-1829) писал: «В природе существует особая сила, могущественная и непрерывно действующая, которая обладает способностью образовывать сочетания, умножать их, разнообразить их…». Далее Ж. Ламарк отмечал, что «влияние живых организмов на вещества весьма значительно, потому что эти существа, бесконечно разнообразные и многочисленные, с непрерывно сменяющимися поколениями, покрывают своими постоянно накапливающимися и всё время отлагающимися останками все участки земного шара».

По своей сути эволюция – это своеобразное развитие Царства Божия на Земле. Применение идеи эволюции в палеонтологии позволило достаточно точно оценить продолжительность Дней Творения и создать всемирную шкалу относительного геологического времени, то есть создать геохронологию Земли [11]. В этой шкале наиболее крупные отрезки времени, характеризующие развитие одних и вымирание других организмов, именуются эрой, а отложения, образовавшиеся за соответствующую эру, – группой.

Самая древняя эра – архейская – предполагалось ранее отсутствие в её породах достоверных органических останков. Однако впоследствии было доказано наличие в этих слоях микробиологической жизни. За архейской эрой следуют протерозойская (первичной жизни), палеозойская (древней жизни), мезозойская (средней жизни), кайнозойская (новой жизни). В самый поздний период кайнозойской эры (четвертичный) появился человек. Всемирная шкала относительного геологического времени ясно показывает, что по сравнению с другими видами живых организмов человечество, как вид, находится ещё на самой ранней стадии младенчества и ему предстоит жить, развиваясь и совершенствуясь, в течение многих сотен миллионов лет в будущем.

Жизнь на Земле однотипна в том смысле, что генетический код любого организма, любого биологического вида собран из сходных органических соединений. Все живые существа на Земле – родственники, происходящие от простейших микроорганизмов, «семян жизни».

Главное направление, ось эволюции – это и есть ствол генеалогического древа жизни, путь усложнения клеточных структур, нервной системы, головного мозга. Организмам присуще стремление к осуществлению заложенной в каждом из них цели, наилучшего приспособления к внешним условиям. Они способны переносить широкий диапазон физических условий: от температуры около абсолютного нуля до примерно ста градусов по Цельсию, высокие дозы электромагнитной и корпускулярной радиации, то есть условия, характерные для остывающего плазменного вихря в космическом пространстве.

Рис. 30. Схема эволюции жизни на Земле. Сайт showslide.ru

– Бесплатные презентации

В дальнейшем в ходе геологической истории эволюция биосферы происходила и происходит как разрешение противоречия между безграничной способностью организмов к размножению и ограниченностью минеральных ресурсов, которые могут быть использованы в каждую определённую эпоху.

Противоречие это разрешается путём овладения новыми источниками вещества и энергии, а также приобретением новых качеств и приспособлений растениями и животными. При этом наследственная изменчивость выступает как существенная предпосылка развития, а естественный отбор – как механизм закрепления новых качеств.

Американские геологи в статье, опубликованной в журнале Nature, предложили гипотезу, позволяющую объяснить кембрийский взрыв. В начале кембрия (540 млн. лет назад) в геологической летописи внезапно появились представители многих современных типов животного царства, такие как губки, брахиоподы, членистоногие. Это было связано с развитием минерального скелета: до кембрия на Земле существовали только бесскелетные формы.

Шэнан Питерс и Роберт Гэйнс, авторы исследования, связали кембрийский взрыв с геологическим Великим несогласием, которое приходится на ту же эпоху. Как правило, комплексы пород, образующих земную кору, идут друг за другом в хронологическом порядке: более молодые породы по мере своего образования наслаиваются на более древние.

Однако иногда соприкасающиеся толщи в действительности не образовывались последовательно, и время их возникновения сильно разнится. Это и называется геологическим несогласием. Несогласие, пришедшееся на начало кембрийского периода, получило название Великого. Впервые оно было обнаружено в 1869 году в Гранд-Каньоне, где кембрийские морские отложения возрастом 525 миллионов лет граничат с гораздо более древними метаморфическими породами возрастом 1740 миллионов лет и более ранними докембрийскими осадочными толщами (1200-740 млн. лет назад). Затем несогласие, пришедшееся на этот же период времени, было выявлено и при изучении геологии других регионов по всему земному шару.

В раннем Кембрии территория американского континента регулярно затоплялась океаном. Это сопровождалось последовательным размыванием поверхностных и обнажением древних скальных пород, образующих кору Земли. Древние, не контактировавшие с водой и воздухом породы, эродировали в два-три раза быстрее поверхностных, высвобождая ионы кальция, калия, кремния, железа и магния, которые смывались в океан, изменяя его химический состав и уровень рН, – морская вода, насыщаемая карбонатами и другими минеральными солями, постепенно ощелачивалась. В дальнейшем эродированные древние породы коры были покрыты молодыми осадочными отложениями кембрийского океана.

Так называемый Кембрийский взрыв был спровоцирован быстрым насыщением океана минералами и ощелачиванием воды, считают американские геологи, изучившие большой объём данных по Великому несогласию – крупнейшей за последний миллиард лет геологической аномалии в истории Земли. Мировой океан кишел жизнью 600 миллионов лет назад, но странные мягкотелые организмы эдиакарского периода, получившие название вендобионтов, совершенно не похожи на предков многоклеточных животных, уже обладавших минеральными скелетами и живших в Кембрии.

За три десятка миллионов лет, то есть в мгновение ока по геологическим масштабам, в раннем Кембрии (542-510 млн. лет назад) произошёл взрывной рост таксономического многообразия. В это время появились почти все обладающие скелетами типы животных, известные в настоящее время: членистоногие, в том числе проторакообразные (трилобиты), древнейшие хордовые и различная раковинная фауна.

В конце венда содержание свободного кислорода в атмосфере достигло величины, приведшей к резкому качественному и количественному скачку в развитии животного мира. В кембрий-ордовик (570-400 миллионов лет тому назад) в морях царствуют трилобиты, гриптолиты, наутилондеи, мшанки.

В силуре (430-395 миллионов лет тому назад) появляются рыбы, в раннем палеозое – в силурийском периоде – живое вещество планеты в массовом количестве вышло из океанической среды на поверхность континентов. Первоначально оно занимало площади влажных областей, особенно низких широт, с повышенной температурой и влажностью. Каким образом позвоночные (прежде всего рыбы) смогли поменять свои плавники и выбраться на сушу? Мы полагаем, что этот период происходил в момент массового выхода растений на сушу. Одновременно с этим процессом шло интенсивное затопление прибрежных, богатых растительностью участков суши. Некоторые рыбы были вынуждены прятаться от хищников в густых зарослях затонувшей растительности. Там хищники не могли передвигаться, и спрятавшиеся там рыбы были в полной безопасности.

В то же время и для них передвижение в густых зарослях прибрежных вод представляло собой немалые трудности. С течением времени они приспособили свои плавники для отталкивания от нависающей тины и трав, что привело к образованию у них полноценных конечностей. После этого переселение на сушу для них не составляло труда, а сами они при этом научились дышать воздухом. В девоне (395-345 миллионов лет тому назад) список наземных растений пополняется прапапоротниками, плауновидными растениями.

Наземные организмы появились около 350 миллионов лет тому назад. Это были примитивные растения. С появлением на суше живых организмов и возникновением растений начался важнейший этап в истории развития биосферы. С этого периода началось быстрое распространение живых организмов по планете. В это время уже был озоновый экран. В каменноугольном периоде (345-280 миллионов лет тому назад) суша одевается влажными густыми лесами высокой биологической продуктивности из древовидных папоротников, гигантских плаунов и хвощей, что показывает на обильное содержание кислорода в атмосфере, выше современного почти на 14%.

Одновременно были созданы необходимые условия для дальнейшей эволюции живых организмов. В морях возросло число видов простейших, губок, хелицеровых, ракообразных, моллюсков. Резко возросло количество земноводных, пресмыкающихся, птиц. Важным элементом развития биосферы стало появление насекомых.

Итак, Бог создал «всякий полевой кустарник, которого ещё не было на Земле, и всякую полевую траву, которая ещё не росла. Ибо Господь не посылал дождя на Землю, и не было человека для возделывания почвы, но пар поднимался и орошал всё лицо Земли» (Быт. 2:5,6).

Фанерозой и мезозойская эра (225-65 миллионов лет тому назад) характерны активным проявлением магматической деятельности и интенсивным горообразованием. К концу триаса (195 миллионов лет тому назад) за счёт работы выветривания и эрозии рельеф приобрёл сглаженные формы. В этой связи появились обширные озёрно-болотные системы. Климат стал более мягким, влажным и тёплым. Обилие воды благоприятствовало развитию пышной растительности. В это время господствующее положение имели растительноядные и хищные ящеры. В юрский период (195-135 миллионов лет тому назад) они освоили не только всю сушу, но распространились в моря и пресные воды, приспособились к жизни в воздухе. Это были самые многочисленные, крупные и активные животные того времени.

В меловом периоде (135-65 миллионов лет тому назад) мезозойской эры произошло очень сильное изменение фауны и флоры Земли. Вымерли или претерпели большие изменения целые группы животных и растений. Вымерли, в частности, все динозавры и птерозавры. Среди растений большое распространение получили цветковые (относящиеся к высшим растениям), что имело большое значение для появления и развития многих групп насекомых, птиц и млекопитающих.