Возникновение и развитие жизни на Земле - Георгий Войткевич

В этом отношении особенно показателен отряд эвгленовых (см. рис. 2). Многочисленные виды рода Euglena широко распространены в современных пресноводных водоемах, и особенно в загрязненных водах. Многие виды эвглен изменяют характер питания в зависимости от условий окружающей среды. При хорошем освещении и при наличии растворенных минеральных веществ в воде эвглены обладают типичным автотрофным способом питания. В их телах совершается фотосинтез с усвоением разных неорганических солей. В темноте в растворе, содержащем органические вещества, эвглены теряют хлорофилл, становятся бесцветными и усваивают из раствора готовые органические вещества.

Так у эвглен совершается переход от автотрофного питания к гетеротрофному. Часто развиваясь в загрязненных водах, в которых обильно растворено органическое вещество, эвглены сочетают оба способа питания — автотрофный и гетеротрофный. Если обесцвеченных в темных условиях эвглен вновь перенести на свет, то через короткий промежуток времени они снова зеленеют и переходят к автотрофному питанию.

Таким образом, у относительно примитивных одноклеточных организмов животный и растительный типы обмена веществ успешно сочетаются и свидетельствуют о тесной генетической связи обоих царств органического мира нашей планеты.

Простейшие животные по своему строению чрезвычайно разнообразны. Подавляющее их большинство имеет настолько малые размеры, что для их изучения необходимо пользоваться микроскопом. Тип простейших делится на несколько классов, среди которых можно отметить следующие: корненожки (Rhizopoda), споровики (Sporozoa) и инфузории (Infusoria). Фораминиферы из класса корненожек встречаются в ископаемом состоянии начиная с нижнего кембрия. Радиолярии представляют собой шаровидные формы с центральной капсулой и тонкими лучистыми ложноножками. Морские планктонные формы сохранились с докембрия. В частности, в черных кремневых сланцах нижних горизонтов серии Аделаида в Австралии найдены радиолярии, принадлежащие к группе Spumellaria, возможно, присутствуют также представители Nosellaria.

Ископаемые, близкие к простейшим, обнаружены в Западной Африке, в пределах Нигерийского щита, в породах так называемой Бирримийской серии. В 1961 г. французские палеонтологи Р. Ховас и Р. Готкор нашли там ископаемые раковины (Protozoa) диаметром 35-800 мкм с кремневыми стенками. Исследователи предложили назвать их Birrimarpoldia, поскольку эти ископаемые относятся к самым ранним из известных в геологической летописи сро-раминиферам (радиологический возраст бирримия оценивается в 2 млрд лет).

В 1963 г. советский палеонтолог M. E. Зильбер описал формы радиолярий из свиты Имандра (Варзуга) в горизонте туфобрекчий и лав на Кольском полуострове.

Таким образом, все данные о находке простейших свидетельствуют об относительно раннем их появлении как представителей эукариот.

Одним из важнейших этапов в развитии живого вещества было возникновение многоклеточных организмов. Относительно происхождения многоклеточных были выдвинуты гипотезы такими выдающимися биологами, как Э. Геккель (1834-1919) и И. И. Мечников (1845-1916). Подавляющее большинство исследователей считают, что колониальность явилась необходимым этапом на пути к организации многоклеточных организмов. В принципе колониальность может легко возникнуть вследствие незаконченного бесполого размножения, когда клетки разделились, но не разошлись. Колонии такого типа часто образуются у бесцветных и зеленых жгутиконосцев, у инфузорий, солнечников, зеленых, синезеленых и диатомовых водорослей.

Вначале клетки, входящие в состав колонии, были одинаковыми. Но впоследствии началось их разделение в соответствии с выполняемыми функциями. Произошла дифференциация на клетки, воспринимающие пищу, определяющие подвижность и воспроизводительные. Различные факты из области анатомии и морфологии простейших, рассмотренные советским зоологом С. С. Шульманом [1974], свидетельствуют о том, что у многих групп простейших имеется определенная тенденция к переходу от одноклеточного к многоклеточному состоянию.

Одна из наиболее вероятных гипотез происхождения многоклеточности была выдвинута в 1935 г. видным советским зоологом В. А. Догелем (1882-1955). По его мнению, многоклеточность есть результат полимеризации. Установлено, что уровень организации живых существ, степень дифференциации и интеграции их частей теснейшим образом связаны с их размерами. Самые малые организмы представлены вирусами. Следующие по сложности — примитивные прокариоты заметно крупнее вирусов, но меньше одноклеточных эукариот. Наконец, многоклеточные эукариоты по своим размерам превосходят одноклеточных. Отсюда, естественно, вытекает: первые живые существа в истории биосферы были небольшими, что объяснялось их несовершенной организацией.

По мнению С. С. Шульмана, прогрессивная эволюция животных с момента возникновения клеточных организмов типа эукариот идет по схеме: организмы олигомерного строения -> организмы полимерного строения -> организмы олигомерного строения на новой основе. В данном случае автор усматривает проявление диалектического закона отрицания отрицания, при котором на последнем этапе имеет место не простое отрицание, а синтез.

На современном уровне знаний можно предполагать, что наиболее перспективными на первом этапе существования многоклеточных могли быть только плавающие примитивные животные, состоящие из недифференцированных клеток, активно добывающие пищу. Необходимость быстрого движения вызвала вначале дифференциацию клеток по способу питания и обмена веществ, движения, а затем все другие прогрессивные изменения, характерные для пол-царства многоклеточных животных. В связи со способами размножения и изменчивости, которые сохранились у многоклеточных в наследство от их предков, сами многоклеточные, по-видимому, даже повысили способность участвовать в дальнейших эволюционных преобразованиях, хотя бы по той причине, что усложнение организации открыло новые возможности изменчивости.

В качестве наиболее вероятных предков многоклеточных И. И. Мечников допускал бесцветных жгутиконосцев. Одной из существенных причин для возникновения первых многоклеточных было увеличение содержания свободного кислорода в биосфере. Другая важная предпосылка — появление эукариотических клеток.

Массовое развитие многоклеточных беспозвоночных животных отмечается в позднем докембрии, в венде. Выделение вендского периода было обосновано академиком Б. С. Соколовым. В разных значительно удаленных друг от друга разрезах обнаружена фауна многочисленных беспозвоночных мягкотелых животных. Фауна этого типа первоначально была названа эдиакарской по названию местности Эдиакара в Южной Австралии. Она была обстоятельно описана М. Ф. Глесснером, изучившим свыше 1400 образцов с отпечатками и множество других остатков и следов животных. Для интервала времени 700-600 млн лет назад надежно установлены многочисленные мягкотелые организмы — морские беспозвоночные. Среди находок эдиакарской системы 70 % составляют кишечнополостные (Coelenterata). Из них ?? представляют собой медузоподобные плавающие формы либо неприкрепленные колониальные организмы вроде современных сифонофор Velella. Типичные животные эдиакарской фауны показаны на рис. 16. Кишечнополостные представлены колониальными формами, прикрепленными ко дну моря наподобие современных морских перьев. Кроме этих животных, в составе эдиакарской фауны были морские черви, напоминавшие современных полихет, существа без панциря, похожие на членистоногих животных, и трехлучевые дискообразные организмы типа морских звезд. Все они оставили на поверхности дна следы и отпечатки своего тела. Некоторые организмы были довольно крупными. Например, обнаружена медуза почти 1 м в диаметре, морские перья более 1 м в длину. Листовидный морской червь Dicki?sonia длиной 1 м имел толщину менее 3 мм.

Венд Русской платформы с его сибирским эквивалентом юдомской серией хронологически совпадает с эдиакарской системой Южной Австралии. Благодаря исследованиям Б. С. Соколова установлено, что вендские отложения характеризуются большим разнообразием фауны бесскелетных, чем эдиакарская система. Вендская фауна СССР представлена десятками видов пелагических и бентосных родов книдарий, аннелид, членистоногих, своеобразных птеродинид (петалонамы), вероятно, моллюсков и погонофор с первыми следами хитинизации трубки. Среди остатков вендской фауны имеется ряд космополитических родов и видов. Вендский биологический комплекс более полиморфен, чем любой из предшествующих.

Наиболее существенные изменения в истории развития мира животных произошли на границе венда и кембрия. По меткому выражению В. В. Меннера и Н. А. Штрейса, это «величайшая биостратиграфическая граница». Она характеризовалась тем, что у морских животных стали формироваться твердые части тела: покровы, раковины, внутренний скелет. Уже раннекембрийская фауна коренным образом отличается от вендской. Правда, следует отметить, что в середине венда почти все бесскелетные беспозвоночные относились к фанерозойским типам и классам. Уже в кембрийский период особые сидячие формы бентоса — археоциаты получают широкое развитие. Ранее считалось, что археоциаты характерны только для кембрия. Однако исследователи стали сомневаться в том, что столь ярко выраженный тип животных смог возникнуть, просуществовать и полностью вымереть за столь короткий интервал геологического времени, тем более что столь близкие к археоциатам губки и некоторые кишечнополостные, зародившись в докембрии, прожили несравненно более длительный срок. Сейчас установлено, что археоциатоподобные формы обитали в позднем докембрии. Они найдены и описаны в геологических разрезах Евразии и Африки. Например, в чешском докембрии, в породах с нечетким стратиграфическим положением, А. Г. Вологдин обнаружил остатки почти настоящих археоциат с двустенным скелетом.