Земля и жизнь - Александр Вологдин

Остатки бактерий (а), колонии Eobacterium isolatum Barghoorn et Schopf и синезеленых водорослей Archaeosphaeroides barbertonensis Schopf et Barghооrn (б). Африка, Восточный Трансвааль, отложения группы Фиг-Три (3100 млн. лет, по В. Шопфу); шиповатые остатки из строматолитов (в), Африка, Восточная Родезия, отложения группы Буловайан (2800 млн. лет, по Ф. Оберлис и А. Пресновскому)

Остатки бактерий (а), колонии Eobacterium isolatum Barghoorn et Schopf и синезеленых водорослей Archaeosphaeroides barbertonensis Schopf et Barghооrn (б). Африка, Восточный Трансвааль, отложения группы Фиг-Три (3100 млн. лет, по В. Шопфу); шиповатые остатки из строматолитов (в), Африка, Восточная Родезия, отложения группы Буловайан (2800 млн. лет, по Ф. Оберлис и А. Пресновскому)

Таким образом, уже в архее, даже в раннем архее, на Земле существовали и многоклеточные водоросли и даже организмы типа медуз или гидроидных полипов, т. е. многоклеточные животные, жизнедеятельность которых при этом, вероятно, обеспечивалась тесным соседством с водорослями, выделявшими свободный кислород.

В общем за последнюю четверть века, а особенно за последнее десятилетие, в поисках следов древнейшей жизни получены замечательные результаты. На территории северной Евразии на разных уровнях стратиграфии докембрия выявлены местами массовые скопления остатков различных организмов, состав которых менялся иногда при мощностях слоев всего в 20-25 см. На основе каменного материала лабораторным путем можно изучать осадочно-метаморфическую серию пород докембрия вплоть до магматогенных образований катархея и архея.

Полученный материал не всегда отличается достаточной четкостью, поскольку он действительно местами бывает сильно поврежден вторичными процессами. Главным образом приходится сталкиваться с остаточным органическим веществом в его бесструктурном проявлении, но в большом числе случаев это остатки конкретных организмов с признаками живого вещества (способность к росту особей, к тем или иным способам размножения, проявления биологических связей с сосуществовавшими организмами, срастания, прирастания, проявления наследственности на популяциях и т. д.).

Размеры ископаемых организмов в основном микроскопические. Самые древние в СССР остатки организмов пока обнаружены в слоях беломорской серии архея Кольского п-ова и в докембрии Украинского кристаллического массива (криворожская серия пород). Наиболее древние органические остатки в настоящее время установлены в докембрии Африканского массива в отложениях группы Онвервахт возраста 3200 млн. лет, группы Фиг-Три, возраста 3100 млн. лет. Они представлены одноклеточными и колониальными водорослями и бактериями.

Не менее интересна природа тонкозернистых морских карбонатных илов, получивших название дрюитов, которым приписывается минеральное происхождение и коллоидная структура, в действительности, в условиях открытого моря и ненасыщенности вод солями кальция, также являются продуктом жизнедеятельности денитрифицирующих бактерий. Жизнедеятельность этой группы микроорганизмов основана на переводе растворенного в воде бикарбоната кальция в карбонат кальция. При этой реакции выделяется значительное количество энергии.

Следует отметить, что и в настоящее время далеко не все литологи и геологи правильно учитывают вышеприведенные данные, проявляя склонность объяснять происхождение травертинов и известняков с позиций коллоидной или общей химии, что следует считать для условий биосферы ошибочным представлением.

Отметим, что биологический путь осаждения карбоната кальция из водных растворов проявляется в более широких пределах изменения среды (рН от 6 до 9), тогда как химическая садка кальцита идет лишь при рН около 9,5, т. е. в условиях сильного испарения и садки всех солей вообще.

Известно, что отложения карбоната кальция - кристаллические известняки - имеются в составе самых древних образований архея Карелии, Кольского полуострова и в других местах (беломорская серия) среди слюдяных, гранатовых, полевошпатовых и иных гнейсов, которые тоже следует признать первично представленными нормальными осадочными отложениями глинистого или песчано-глинистого характера с примесью вулканических пород. Для этих отложений первые определения абсолютного возраста дали цифры от 2000 до 2300 млн. лет. Установление в геологическом прошлом массового отложения карбоната кальция в открытых бассейнах гидросферы Земли заставляет нас полагать, что начало массовой жизнедеятельности денитрифицирующих бактерий относится уже к этому раннему этапу формирования земной коры.

На Кольском полуострове выше отложений беломорской серии залегает Кольская серия нормальноосадочных и вулканогенных образований, подвергшихся значительному вторичному изменению. В их составе обнаружены песчаники, превращенные в кварциты, и железистые отложения, превращенные в железные руды (магнетитовые сланцы). Поэтому приходится делать вывод, что на суше тогда уже шли процессы почвообразования, вернее всего при участии микроорганизмов, а в водных условиях временами очень интенсивно проявлялась жизнедеятельность железобактерий.

Известняки и мраморы установлены в обилии в составе архея горных систем Тянь-Шаня и Памира. Первичнокарбонатные (известняковые) отложения геологи открыли в составе архея Анабарского кристаллического массива на севере Сибири. Карбонатные породы были первично, вероятно, илами бактериального происхождения.

В пределах Енисейского кряжа, в Ангаро-Питском районе, автор наблюдал очень интересные осадочные железные руды, имеющие нередко лепешковидное строение, что прямо указывало на их бактериальное происхождение. С помощью остатков водорослей из слоев того же разреза автор установил докембрийский возраст этих руд.

Таким образом, древнейшие известные нам остатки организмов относятся еще к архейскому времени и ясно указывают на то, что жизнь на Земле существует не меньше 3000 млн. лет.

Архейская эра представляется важнейшим этапом в истории Земли, когда возникли условия для неизбежного и обязательного происхождения жизни. Вещественный состав нашей планеты, в особенности ее твердой коры, жидкой и газообразной оболочек, и природные энергетические проявления должны были этому способствовать. Именно в это время среда была наиболее обогащена сложными углеродными соединениями. Уже первичная жизнь, используя запасы сложных углеродных соединений, создавшиеся на более раннем химическом этапе истории планеты, израсходовала их настолько, что в последующие времена жизнь уже не могла больше зарождаться.

Жизнь возникла в мельчайшей микроскопической форме, в огромном многообразии биохимических, биогеохимических проявлений. Пластичность живого вещества и естественный отбор обусловили быстрое повышение интенсивности жизнепроявлений, пока они не приобрели планетарного значения.

Протерозойская эра

Огромный этап геологического развития, выделенный под названием "протерозой", соответствует времени 1900-570 млн. лет. Он представлен в пределах всех выступов суши разнообразными горными породами огромной мощности, в числе которых видное место занимают породы биогенные.

Бактериальная и водорослевая жизнь в протерозое достигла исключительного размаха и представлена многообразными геологическими факторами - породо- и рудообразователями. Продуктами этой жизнедеятельности были карбонатные осадки открытых водных бассейнов, железные и марганцевые руды, осадочные сульфидные минералы, отложения кремнезема в виде кремнистых сланцев, силицилитов и т. д.

Осадочное отложение железа происходит на Земле во все геологические времена, от архея до современности. Его сущность давно уже разгадана. Это бактериальный процесс, при котором бактерии используют в качестве энергетической базы растворенные закисные соединения железа. Оказывается, при переводе железа в нерастворимое состояние происходит выделение тепла.

Исследования Н. Г. Холодного показали, что железобактерии необычайно распространены в природе. Они проявляют жизнедеятельность обычно в условиях относительно низких температур (0°-16°С), при наличии СO2 и карбонатных или иных закисных соединений железа в слабокислых или нейтральных средах (рН от 5,8 до 7,6) в присутствии любой концентрации кислорода. В бедных кислородом средах железобактерии развиваются около колоний водорослей. В органических веществах эти бактерии или не нуждаются совершенно, или относятся к ним безразлично, так же как и к наличию света. Железобактерии превращают бикарбонаты железа в гидрат его окиси, причем углекислота является строительным материалом для вещества их клеток.