Некоторые авторы делят эти микроорганизмы на чисто бактериальные и другие, более похожие на водоросли. Это хлоропласты, которые относятся к царству растений.
От кембрия и до сотворения мира.
До недавнего времени окаменелые скелетные останки — кости и раковины — были почти единственным свидетельством древней жизни. Однако оказывается, что организмы «обзавелись» скелетами в фанерозое, чуть более 500 млн лет назад. Сама жизнь казалась старше, намного старше, чем можно было предположить. Большое количество новых открытий позволило восстановить всю картину эволюции биосферы в криптозое (эпохе скрытой жизни) — допанозойской эпохе бесскелетных организмов, составляющей около 7/8 истории Земли. Последние открытия, ставшие возможными благодаря междисциплинарному подходу и новым методам, не только уводят жизнь на Земле все дальше в прошлое, но и позволяют по-новому взглянуть на многие важные геохимические процессы на планете.
Чем больше мы узнаем об окружающем нас мире, тем дальше мы можем заглянуть в прошлое, в темное прошлое. Палеонтологические находки, такие как скелеты, раковины, отпечатки камней и «кристаллические тени», служат ориентирами в бурных глубинах времени.
Не прошло и века с тех пор, как ученые оценили возраст Земли и ее органической жизни в сотни миллионов лет. Однако с тех пор, как стало возможным определить точный физический возраст горных пород, стало ясно, что наша планета на самом деле старше. Намного старше — ему около 4,5 миллиардов лет!
В то же время возраст самых древних находок жизни увеличился. Ученые сходятся во мнении, что она определенно возникла более 3,5 миллиардов лет назад, но сроки отдельных этапов эволюции до сих пор оспариваются.
Научный материал по фауне нового кембрия обилен — отложения этой эпохи наполнены многочисленными и разнообразными останками организмов, свидетельствующими о настоящем эволюционном буме, взрыве «таксономического» разнообразия. Оригинальная кембрийская фауна включает типичные останки губок, моллюсков и брахиопод. Однако существовало и множество других, менее известных организмов, известных только по ископаемым фрагментам скелетов.
До недавнего времени ископаемые скелетные останки — кости и раковины — были практически единственным свидетельством существования древней жизни. Однако выяснилось, что организмы «обзавелись» своими скелетами чуть более 500 млн лет назад. Сама жизнь была старше — намного старше, чем я себе представляла.
Поражает необычайно маленький размер томских окаменелостей. Раковины взрослых моллюсков этого периода обычно измеряются в миллиметрах, что на порядок меньше, чем у их ближайших ордовикских потомков. Однако иногда встречаются исключения, такие как археоциатиды, систематическое положение которых еще не до конца выяснено. Эти вымершие организмы, в отношении которых пока не ясно, были ли они примитивными губкоподобными животными или принадлежали к какому-то собственному роду, были первыми активными скелетными биотермическими предшественниками кораллов. Некоторые из них были высотой 1,5 (!) метра. Такие окаменелые останки — «кучи» — были найдены в Туве, на реке Севеллинг-Кем. Но в целом ранний кембрий характеризуется очень малочисленной фауной.
Еще одной интересной особенностью многих кембрийских скелетных окаменелостей является их химический состав. В это время, помимо известных нам карбонатных и силикатных скелетов, формировались также фосфатные скелеты, доля которых в более древних кембрийских отложениях чрезвычайно высока — от 50 до 70 процентов. Однако большинство этих существ очень быстро исчезли с поверхности Земли, уже в начале ордовика.
Помимо обильной животной жизни, в кембрийских морях, несомненно, было много фитопланктона. Об этом свидетельствуют многочисленные остатки сферических образований размером 10-100 микрометров, которые были извлечены из кембрийских пород при их растворении в сильных кислотах. В карбонатных породах остатки кальцифицирующих водорослей встречаются в виде различных агрегатов размером до нескольких сантиметров. Что касается сине-зеленых водорослей (цианобактерий), то характерные строматолитовые структуры часто встречаются в кембрийских пластах, даже если они небольшие.
Остались от козлика рожки да ножки
В целом, в раннем кембрии были описаны сотни различных видов, но очень трудно сказать, сколько таксономических групп действительно «возникло». Это объясняется обилием «неопознанных» скелетных останков в кембрийских отложениях. Эти мелкие раковины палеонтологи обычно называют «рогами и копытами», они состоят из небольших трубок, рогов, пирамид, игл и тому подобного.
Существует множество различных мнений об этих окаменелостях. Некоторые исследователи (особенно китайские специалисты) называют их целым организмом. Например, автор, который вместе со шведским ученым Стефаном Бенгтссоном был одним из первых палеонтологов, посетивших Поднебесную после Культурной революции, в 1978 году увидел около 200 видов древней фауны.
За миллиарды лет жизнь пережила три крупные «научно-технические революции» — ароморфозы: появление стандартизированного ядра, возникновение многоклеточности и, наконец, появление минерализованного скелета.
Однако на самом деле их было почти в десять раз меньше! Многие из этих «видов» представляли собой не отдельные раковины, а склериты, то есть скелетированные части организма. В сложных комбинациях они собирались в склериты, и были обнаружены организмы, имеющие до 10 вариантов склеритов! Другими словами, первые представители скелетной фауны, особенно те, которые не имеют подобных форм в современной жизни, нелегко поддаются обработке.
В целом, кембрийский эволюционный «взрыв» представляет собой очень показательный рубеж в истории биосферы, знаменующий этап массового появления организмов с минерализованным скелетом. Уже в ближайшем докембрийском разрезе количество скелетных таксонов катастрофически уменьшилось. Однако очевидно, что первые скелетные организмы должны были появиться гораздо раньше.
Докембрий, как называются эры относящиеся к докембрийскому этапу развития земли
Докембрий, также известный как докембрийский суперконтинент, — это период в истории Земли, который длился около 4 миллиардов лет, или около 90% всей истории Земли. Она началась около 4,56 миллиарда лет назад, когда Земля остыла и сформировала свою первоначальную поверхность. Докембрийский период закончился около 541 миллиона лет назад. В это время появились первые одноклеточные организмы, которые эволюционировали в более сложные многоклеточные организмы.
Этот период является не только самым длительным в истории Земли, но и одним из наименее изученных в палеонтологии. Ученым трудно получить информацию о докембрии, поскольку геологические пласты, относящиеся к этому периоду, подвержены значительным изменениям. Это, конечно, затрудняет изучение событий этого периода.
Для удобного изучения ученые разбили эту эпоху на три отдельные периоды (эоны):
Хадис начался, когда Земля сформировалась из вращающегося сферического комка пыли и газа в твердую структуру около 4,56 миллиарда лет назад, и продолжался на протяжении всей геологической эволюции планеты. В то время огромные метеориты падали на планету и образовывали впечатляющие кратеры. Первые океаны планеты образовались из этих кратеров, но они были заполнены не водой, а кипящей жидкой магмой. В то время атмосфера состояла из паров серы, углекислого газа и пыли. Астрономы предполагают, что в это время очень большое небесное тело упало на Землю и отделило огромный слой поверхности, который влетел на орбиту Земли и, остыв, превратился в наш единственный спутник — Луну.
Архаическая эпоха началась около 560 миллионов лет назад. За это время планета остыла настолько, что вода в атмосфере охладилась и сконденсировалась в виде пара, упав на землю и образовав огромные океаны. Большая часть углекислого газа, который был основным компонентом атмосферы в эпоху Земли, подверглась химическому изменению и образовала дно океана. Именно в это время начали появляться простейшие бактерии. Ученые считают, что первыми формами жизни были сине-зеленые водоросли, которые плавали в доисторических океанах.
Протерозойская эра началась около 2 миллиардов лет назад. В это время атмосфера Земли была обогащена большим количеством кислорода. В этот период также произошло несколько глобальных оледенений, которые, по мнению многих ученых, привели к образованию полярных ледяных шапок на полюсах, хотя в настоящее время это все еще гипотеза. В это время начали развиваться одноклеточные организмы, называемые эукариотами, и в то же время появились многоклеточные организмы, вероятно, в результате свободного кислорода, который в большом количестве присутствовал в атмосфере.
Докембрий также известен образованием и случайным растворением многих массивов суши между океанами. В это время сформировался первый суперконтинент, известный как Ваальбара. Этот суперконтинент образовался около 3,6 миллиарда лет назад. Другие суперконтиненты, которые образовались и в конечном итоге разрушились в это время, назывались Кенорленд, Нуна и Родиния.
Это был период необычайных геологических изменений, а также чрезвычайно многочисленных биологических преобразований. Изменения были настолько радикальными, что в конечном итоге привели к образованию палеозойских континентов — периода, известного беспрецедентной эволюцией жизни и появлением первых предков человека.
Под многоклеточными вы подразумеваете животных, растения и грибы, верно? Не так быстро.
Во-первых, многоклеточность возникала независимо. Представители большой группы неродственных организмов, которых обыватели объединяют словом «растения», приобретали сложную многоклеточность как минимум 5 раз, причем последний раз случился «всего лишь» 60 миллионов лет назад, после мел-палеогенового массового вымирания (это были бурые водоросли). Разное строение клеток в разных царствах, очевидно, накладывает отпечаток и на сам процесс обретения многоклеточности. Например, классическая для животных теоретическая схема «агрегация клеток ->межклеточная коммуникация ->Разделение труда» вряд ли было реализовано у грибов, поскольку их основной структурой являются нитевидные гифы, которые изначально образуют одну многоядерную клетку и растут исключительно сверху. Следовательно, ткани грибов устроены совершенно иначе, чем ткани растений и животных.
Во-вторых, если не делать различия между сложной колонией и особью, и включить в категорию многоклеточных организмов все ветви древа жизни, которые проходят через такую фазу хотя бы иногда и на короткое время (ведь наш собственный организм развивается из одной клетки), то крупных таксономических групп, которые независимо приобрели это свойство, абсурдно много — около 25.
Даже у некоторых амеб и бактерий есть очень нетривиальные, да еще и сменяющиеся в ходе жизненного цикла многоклеточные формы, которые демонстрируют разделение труда, межклеточную коммуникацию, согласованное движение и многие другие интересные механизмы. Эта многоклеточность вдобавок может быть очень древней.
Большое количество случаев перехода к многоклеточности, их разнообразие и распространение во времени заставляют некоторых биологов сомневаться в том, что это масштабный процесс, включающий генетическую перестройку, или что существуют какие-то общие ограничения на этот переход, например, необходимость митохондрий. В любом случае, только новые находки, позволяющие изучить их структуру на клеточном уровне, подтвердят многоклеточную природу организмов Франсвиля.
Почему нам так важно разобраться в многоклеточности?
На фоне сенсационных палеонтологических событий последних 30 лет, будь то раскрытие происхождения птиц, обнаружение самых ранних следов жизни или открытие мягкотелых динозавров, Франсвиль, или, в лучшем случае, его межчерепная биомасса, выглядит бледно — груда странных следов, иногда интерпретируемых скорее воображением самих палеонтологов, чем достоверными фактами (хотя, конечно, всегда невероятно интересно представить, кто жил на Земле миллиарды лет назад). Что не так очевидно, так это то, что изучение таких окаменелостей из самых отдаленных периодов истории Земли очень полезно для развития важных научных областей, связанных с настоящим и будущим человечества.
Например, понимание происхождения многоклеточных организмов имеет решающее значение для борьбы с раком, поскольку последний можно интерпретировать как нарушение тех древних «взаимных соглашений» между клетками, которые привели к появлению животных. Другими словами, рак возник одновременно с многоклеточностью и является ее оборотной стороной.
В раковых клетках могут экспрессироваться целые комплексы древних генов, доставшихся животным от одноклеточных предков, при подавлении экспрессии чисто животных генов.
Понимание этих двух тонкостей напрямую влияет на эффективность терапии, которая начинается на генетическом уровне. Также важна среда, в которой произошел переход к многоклеточности: сыграл ли кислород свою роль или нет, и кто?
Может быть интересно
Вопрос о том, когда и, прежде всего, почему на Земле возникли сообщества сложных организмов, также является фундаментальным для астробиологии и проекта SETI. Если возникновение жизни как таковой не является уникальным событием на Земле, тогда есть две возможности. Либо жизнь широко распространена во Вселенной, но на большинстве планет она представлена «слизью» — биосферами, состоящими из одноклеточных организмов. Этой точки зрения придерживается гипотеза редких земель, которая придает большое значение эволюционным барьерам на пути к многоклеточности и рассматривает последнюю как счастливую случайность. Такой взгляд, конечно, автоматически устраняет парадокс Ферми — не с кем общаться и не к кому ходить в гости, везде только бактерии.
Противоположная гипотеза подчеркивает множественное возникновение многоклеточности в разных группах эукариот и разными путями. В этом случае вселенная, кишащая сложной жизнью, все еще возможна, подобно тому, что изображается в научной фантастике. Буквально копаясь в древних отложениях, чтобы понять, как выглядела наша планета миллиарды лет назад и кто жил на ней тогда, мы узнаем о жизни с космической точки зрения и приближаемся к ответу на главный вопрос: одиноки ли мы во Вселенной?
