Наука Плоского мира - Йен Стюарт

Так что же такое жизнь? Каждый биолог зазубривал список ее характеристик: способность к воспроизводству, восприятию окружающей среды, использованию внешней энергии и так далее. Затем мы пошли дальше. Аутопоэзис, то есть способность создавать химические вещества и структуры, ответственные за воспроизводство, – неплохое определение жизни, за исключением того, что современная жизнь переросла свои древние потребности. Сейчас биологи предпочитают избегать этого вопроса и определяют жизнь как некое свойство молекулы ДНК, что, в свою очередь, поднимает куда более глубокий вопрос, касающийся определения жизни как общей категории процесса. В итоге может получиться, что нынешнее определение жизни подобно определению научной фантастики: это всего лишь то, что мы решим назвать этим термином[50].

С точки зрения многих людей, идея, что жизнь может каким-то образом самозародиться, выглядит спорной. Тем не менее протоптать тропинку от неживой материи к живой не так уж сложно. Можно насчитать по крайней мере тридцать подобных путей. Однако разобраться, какой из них воплотился в реальность, довольно затруднительно, поскольку позднейшие формы жизни уничтожили почти все материальные доказательства. Впрочем, особого значения это не имеет: так или иначе жизнь все равно зародилась и развивалась каким-то способом, до которого мы, возможно, еще и не додумались.

Один из сценариев появления жизни из неорганической материи был предложен Грэмом Кернс-Смитом. Ключевую роль в нем играет глина. Глина может образовывать сложные микроструктуры, зачастую копируя предыдущие путем добавления нового слоя. Впоследствии слой отпадает, становясь новым отправным элементом для последующей структуры. Углеродные соединения могли прилипать к поверхности глины и становиться основой сложных молекул того типа, который мы наблюдаем у живых объектов: белков и даже ДНК. Нынешние организмы вполне могли оседлать глиняного коня, провезшего их по скользкому пути эволюции.

Альтернативная теория принадлежит Гюнтеру Вехтерхойзеру, по мнению которого, энергию для развития бактерии могли получить из пирита – соединения железа и серы. И сегодня на глубине нескольких миль под землей или неподалеку от жерл подводных вулканов можно обнаружить бактерии, существующие за счет сульфидно-железного метаболизма. Именно они являлись тем источником поднимающегося со дна «ядовитого минерального потока», который заметил Ринсвинд. В целом эта гипотеза происхождения жизни выглядит на редкость убедительно.

Однако одной из возможных проблем с кратерами вулканов является то, что как только закрывается один, где-то прорывается второй. Могли ли первичные организмы благополучно перебраться по холодной воде на новое место обитания? В 1988 году Кевин Спир открыл, что вращение Земли создает завихрения потоков горячей воды, поднимающейся от жерл вулканов, формируя подводные горячие торнадо, перемещающиеся в глубинах океана. Бактерии вполне могли двигаться в них и попадать в новые кратеры. Конечно, не все они смогут выжить в пути, но это и неважно: главное, чтобы их было достаточно для воспроизводства колонии.

Нужно отметить, что еще в меловом периоде, когда море было много теплее, чем сейчас, эти горячие потоки могли даже подниматься на поверхность океана, возможно, вызывая гиперганы, то есть ураганы, при которых скорость ветра близка к скорости звука. Это должно было привести к резким климатическим изменениям на планете, которая, как мы еще увидим, была вовсе не таким идиллическим местом, как нам хочется думать.

Бактерии относятся к категории организмов, известных как прокариоты. Их часто называют «одноклеточными», хотя многие одноклеточные существа гораздо сложнее и сильно отличаются от бактерий. Последние не являются полноценными клетками, они устроены куда проще; у них нет ни клеточной стенки, ни ядра. Настоящие клетки, как одноклеточные, так и многоклеточные организмы, появились позже и называются эукариотами. Вероятно, они возникли тогда, когда несколько эукариотов объединились ради взаимной выгоды; подобный фокус известен как симбиоз. Наиболее древними окаменелостями многоклеточных организмов являются водоросли, их возраст около 1 миллиарда лет, а может быть, даже 1,8 миллиарда.

Вот как ученые до 1998 года представляли себе историю развития жизни: членистоногие и иные сложноорганизованные существа появились только 600 миллионов лет назад, причем еще 540 миллионов лет назад Землю населяли сплошь странные и совершенно непривычные нам существа.

Эти подозрительные создания получили имя «эдиакарская биота» по месту в Австралии, где они были обнаружены[51]. Отдельные экземпляры достигали полуметра и даже более, но, насколько нам известно из палеонтологических исследований, они не имели внутренних органов или внешних отверстий вроде ротового и анального (видимо, они питались живущими внутри них симбиотическими бактериями, а может быть, и еще каким-либо способом, о котором нам остается лишь гадать). Некоторые из этих существ были плоскими и образовывали структуры, напоминающие стеганые одеяла. Мы понятия не имеем, были ли эдиакарские организмы нашими далекими предками или тупиковой ветвью эволюции, обреченной на вымирание. Это не имеет значения. Гораздо важнее то, что, насколько нам известно, кроме них, больше тогда никого не было. Открыты, правда, окаменелости, очень похожие на испражнения червей, а некоторые из ископаемых останков напоминают… Впрочем, не будем забегать вперед. Главное – это то, что почти все эдиакарские организмы совершенно не связаны с последующими формами жизни.

Около 540 миллионов лет назад докембрийская эдиакарская фауна уступила место существам кембрийского периода. В течение первых десяти миллионов лет эти гады тоже смотрелись довольно-таки дико, оставив нам на память фрагменты своих колючек и шипов, предположительно – прототипов скелетов, не составлявших тогда единого целого. Потом в какой-то момент природа внезапно «научилась» создавать и скелеты, и многое другое: наступило время, известное нам как кембрийский взрыв. Двадцать миллионов лет спустя появились практически все элементы тел, существующие у современных животных: оставалось только устранить мелкие недоделки. Однако главным нововведением кембрийского взрыва стало вовсе не изобретение скелетов, шипов, раковин и конечностей, а появление принципиально нового типа строения тела. Диплобласты уступили место триплобластам…

Ох, просим прощения, Аркканцлер! Мы всего-навсего хотели сказать, что животные начали создавать третий слой между собой и окружающей их средой. Эдиакарская фауна, как и современные медузы, – диплобласты: у них есть внешняя сторона и внутренняя, вроде как у бумажного пакета. Трехслойные создания, как мы с вами, да и почти все остальные, называются триплобластами: у нас есть наружный, внутренний и средний слой.

Средний слой явился большим скачком вперед, хотя не будем забывать, что скакать тогдашние существа еще не умели, только ползать. С помощью этого слоя вы можете защитить ваши внутренние органы. В каком-то смысле отныне вы перестаете быть частью окружающей среды и начинаете существовать сами по себе, а как отдельное существо вы приступаете к улучшению своей «собственности».

Конечно, это очередные «враки детям», но в сравнении с остальными враками они еще очень даже ничего.

Триплобласты сыграли важную роль в процессе эволюции не только потому, что обладали внутренними органами, но и потому, что могли переваривать пищу и выделять отходы. Их экскременты стали настоящим сокровищем для других. Для того чтобы мир стал замечательно сложным, просто жизненно необходимы разные дерьмовые штуки.

Трудно понять, как эдиакарская фауна могла породить таких существ. Ведь помимо дополнительного слоя ткани требовалась особая организация тела, которая должна была как-то возникнуть. Не говоря уже о том, что изредка встречаются отпечатки, которые соблазнительно интерпретировать как следы, оставленные докембрийскими триплобластами, хотя это даже не окаменелости, а ходы, которые черви могли оставить в жидкой грязи.

А может, все было не так.

И вот в феврале 1998‑го кое-что наконец прояснилось.

Оказалось, что все зависит не только от того, где искать окаменелости, но и как. Одним из путей появления ископаемых существ является петрификация. Изредка петрификация может происходить очень быстро, буквально за несколько дней. При этом мягкие ткани мертвого организма замещаются фосфатом кальция. К сожалению для палеонтологов, этот процесс работает только для организмов размером в одну десятую дюйма (2 мм). Впрочем, даже такие крошечные существа могут поведать нам много интересного. Начиная примерно с 1975 года ученые стали обнаруживать прекрасно сохранившиеся образцы крошечных древних членистоногих, похожих на многоножек, состоящих из большого числа сегментов. В 1994 году найдены окаменелые бластулы, то есть многоклеточные зародыши, находящиеся на ранних стадиях развития организма. Считается, что это – эмбрионы триплобластов. Тем не менее все они появились позже эдиакарской фауны. Но в 1998 году Шухай Сяо, Юнь Чжан и Эндрю Кнолл обнаружили в горных породах Китая окаменелости эмбрионов возрастом 570 миллионов лет, то есть в самом сердце эдиакарского периода. И это были именно эмбрионы триплобластов.