Великая тайна жизни
Итак, мы побывали в прошлом человеческого общества. Но ведь наша планета гораздо старше человечества. Прошли миллиарды лет, прежде чем на Земле появились первые люди. Самые различные звери, насекомые, растения жили до человека.
Изучая прошлое Земли, ученые пришли к твердому, научно обоснованному выводу, что нашей планете не менее пяти миллиардов лет. Точными физическими методами установлено: возраст древних горных пород достигает четырех миллиардов лет. Значит, Земля образовалась еще раньше.
А когда на ней появились самые первые живые существа?
И как они выглядели?
Произошло это тоже очень давно — не менее трех — трех с половиной миллиардов лет назад.
Многие века тайна зарождения жизни была великой загадкой. В средневековых книгах писали, например, что животных можно получать искусственным путем, смешивая между собой различные вещества. Широко было распространено убеждение, что в гниющем мясе и навозе зарождаются мухи и черви.
Позднее ученые убедились, что самозарождения в природе не происходит. В подтверждение этого приводилось много опытов. Доказали и то, что мясные черви — это личинки мух, появляющиеся из яичек, которые отложили мухи в гниющем мясе.
Но, может, не мухи и черви, а микробы способны появляться из неживой природы? Ответ на этот вопрос дал еще в прошлом веке русский ученый П. Костычев. «Если бы я, — писал он, — предложил вам обсудить, насколько велика вероятность того, что среди неорганизованной материи путем каких-либо естественных, например вулканических, процессов случайно образовалась бы большая фабрика с топками, трубами, котлами, машинами, вентиляторами… то такое предположение в лучшем случае произвело бы впечатление неуместной шутки. Однако простейший микроорганизм устроен еще сложнее всякой фабрики, значит, его случайное возникновение еще менее вероятно».
Теперь уже давно ясно: живые существа не возникают и не могут возникнуть так, сразу, из неживой материи. Самые первые живые организмы, появившиеся на планете Земля, были несравнимо проще, чем микробы. Это были одноклеточные существа.
Как же они появились?
Над проблемой происхождения жизни всю свою жизнь, более полувека, трудился академик А. И. Опарин. Он разработал убедительную теорию возникновения живого на Земле.
При формировании планеты, миллиарды лет назад, на ней появились первые простейшие органические вещества — углеводороды. Со временем они изменялись и усложнялись, вступая, например, в химическое соединение с атмосферным азотом, превращались в новые, более сложные вещества. Позднее на основе углеводородов возникли вещества, близкие по составу к белкам и другим органическим соединениям, из которых состоят живые организмы. Однако все они еще не были способны к обмену веществ, то есть не имели главного признака жизни.
Еще в прошлом веке Ф. Энгельс дал четкое определение жизни. Это «есть способ, — писал он, — существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой».
При взаимодействии белковоподобных веществ, находящихся в первобытных морях и океанах, возникли полужидкие, студенистые «капельки» — коацерваты (от латинского слова «коацерватус» — «собранный»). Эти белковые образования были уже способны взаимодействовать с другими веществами. В коацерватах уже происходили химические превращения, что давало им возможность расти, видоизменяться. Их внутреннее строение становилось все более сложным и совершенным — коацерваты приближались к живому веществу, способному к обмену веществ и к размножению.
Так на Земле зародилась жизнь. Прошли еще миллионы лет, и появились простейшие живые существа.
«Инкубатором» жизни были первородные океаны Земли. В их воде были растворены газы аммиак и метан, многие другие вещества, из которых строится основа жизни — белковые тела.
Конечно, мы еще далеко не раскрыли всех сторон тайны зарождения жизни. Правда, ученые уже научились получать в лабораториях белковоподобные вещества. Но от таких тел до живой клетки, из которой строятся все живые организмы, — расстояние огромное. Можно сказать, что исследователи наших дней научились пока воссоздавать преджизнь, ее органическую основу.
…Есть в сложнейшей для науки загадке жизни еще один неразрешенный вопрос.
В прошлом веке многие ученые придерживались гипотезы так называемой панспермии. Суть ее в том, что жизнь занесена к нам из космоса микроорганизмами, в частности спорами — зародышами растений. Попав на Землю, они и породили на ней все многообразие жизни.
Впоследствии эта гипотеза забылась. И не удивительно: каких-либо фактов, ее подтверждающих, у ученых не было. Но вот не так давно о панспермии вспомнили снова. Известный английский биохимик лауреат Нобелевской премии Ф. Крик и профессор из Калифорнии Л. Оргелл обратили внимание на два весьма любопытных факта.
Первый факт. Если жизнь зародилась на Земле, то в биохимических процессах, протекающих в организмах, должны участвовать, скорее всего, те химические элементы, которые на Земле встречаются часто.
Между тем известно, что для процессов обмена веществ живым существам необходим молибден, которого на нашей планете мало, встречается он редко.
Второй факт. Если жизнь земного происхождения, то, наверное, на нашей планете существовало много очагов изначальной жизни. Но тогда у живых существ, не связанных друг с другом одним происхождением, должны быть разные способы передачи наследственных признаков. Между тем у всех живых организмов он один и тот же.
Загадки? Несомненно. Но обе они решаются, если предположить, что жизнь развилась на Земле из одной колонии микроорганизмов, попавшей к нам с планеты, богатой молибденом.
Попавшей случайно, или… заброшенной к нам. Последнее допущение, конечно, фантастично. Однако тот же Ф. Крик считает, что, возможно, через несколько десятков лет человечество тоже сможет отправить в Галактику космический аппарат с микроорганизмами, чтобы произвести на каких-нибудь планетах «посев жизни».
А что было затем?
В одной из шахт Интинского угольного месторождения в Коми АССР геолог Г. Дмитриев увидел останки какого-то животного, напоминающего крокодила. Приехали ученые, и… начались открытия.
В породах, поступающих из шахты в отвал, обнаружили останки множества древних животных и растений. Водоросли, похожие на тростники… Мхи и хвощи… Скелеты вымерших рыб… Многие из них принадлежали к теплолюбивым — значит, климат на Севере в ту пору не был суровым.
Жили все эти существа в палеозойскую геологическую эру (палеозой — древняя жизнь). Ее делят на шесть периодов: кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный и пермский (см. схему развития жизни).
От начала палеозоя нас отделяет пятьсот семьдесят миллионов лет. Чтобы представить себе грандиозность такого промежутка времени, вспомним, что вся история человеческого общества укладывается в несколько десятков тысяч лет.
В начале палеозойской эры обиталищем живых существ было море. В океанах и морях жили трилобиты, похожие на мокриц, морские черви, губки, ракообразные… Тогда же появились первые панцирные рыбы.
К концу кембрийского периода самыми устрашающими в море были трехметровые ракоскорпионы. А в девоне, через сотню миллионов лет, сильнейшими хищниками стали панцирные рыбы. Сперва они были, подобно средневековым рыцарям, неповоротливы и малоподвижны. Но со временем броня стала легче, и панцирные превратились в грозу морей. Появились такие гиганты, как девятиметровый динихтис и еще более крупный титанихтис.
При одном взгляде на их зубы — большие костяные ножи-наросты на челюстях — представляешь, на что способны были эти вымершие рыбы. Единоборства с панцирными гигантами не выдерживали даже акулы, хотя и тогда, сотню миллионов лет назад, среди них были очень опасные хищницы.
Американский палеонтолог Р. Ланд, «охотясь» за ископаемыми акулами, разыскал их более шести десятков видов. У одних на голове красовался большой рог, направленный вперед, у других на голове росли огромные клешни. Были акулы с плавниками-крыльями, в погоне за жертвой они пролетали над водой сотни метров. Но, встречаясь с панцирными гигантами, сами становились их жертвами.
Большим переломным событием в истории Земли было появление живых существ на суше. Еще до кембрия в пресных водоемах жили низшие организмы — водоросли, жгутиковые, корненожки, бактерии. Но широкое заселение земных материков началось в палеозойскую эру. Пионерами суши были растения. Они росли по берегам водоемов. Ученые назвали их псилофитами, то есть «голыми» — первые наземные растения не имели листьев.
А затем стали выбираться на сушу и животные. Первыми среди них были предки дождевых червей, пауков, насекомых. В 1980 году палеонтологи обнаружили у реки Мерчисон, в Австралии, окаменевшие следы огромного ракоскорпиона. Его длина достигала двух метров. Он жил четыреста миллионов лет назад и был одним из первых живых существ, переселившихся из воды на сушу.
В палеозое уже существовали тараканы, кузнечики, стрекозы. Около трехсот миллионов лет назад, в каменноугольном периоде, леса кишели пауками и скорпионами. В воздухе летали огромные, длиной до метра, стрекозы. Пышно разрослись деревья. Растения этого периода и образовали на Земле залежи каменного угля.
А в конце каменноугольного периода появились рептилии, предки которых — динозавры — позднее, в мезозойскую эру, стали хозяевами Земли.
Как появились на суше первые четвероногие животные? Их родословная идет от кистеперых рыб, которые постепенно приспособились жить без воды. Водоемы, где обитали эти рыбы, — реки, большие болота, — периодически сильно мелели, порой пересыхали, рыбам приходилось довольствоваться самой малостью воды. Короткие мясистые плавники, два грудных и два брюшных, позволяли передвигаться по илистому дну болот. Постепенно они превратились в короткие пятипалые конечности. Их плавательный пузырь преобразовался в легкие, заменившие жабры. Так около четырехсот миллионов лет назад, в девонском периоде палеозоя, появились первые сухопутные позвоночные животные, стегоцефалы — панцирноголовые.
В начале пятидесятых годов датские палеонтологи обнаружили в девонских отложениях Гренландии останки таких четвероногих. Короткие конечности походили и на ласты и на лапы. Туловище у хвоста было покрыто чешуей, а голова напоминала голову кистеперой рыбы.
Стегоцефалы в большинстве своем вымерли в конце палеозойской эры. Их вытеснили другие пресмыкающиеся, более развитые, лучше приспособленные к условиям существования.
В мире страшных ящеров…
На берегу морского залива в яростной схватке сцепились два страшных зверя. Стоя на задних лапах, опираясь на землю большими толстыми хвостами, они достигают высоты трех-четырехэтажного дома. У одного из них, поменьше, громадная пасть с острыми, как нож, зубами.
В этой схватке не было победителя. Хищник напал на травоядного гиганта, но не осилил его. В борьбе за жизнь погибли оба. Произошло это в меловой период мезозойской эры — следующей за палеозойской.
Мезозой ученые делят на три периода: триасовый, юрский и меловой. Эта эра началась двести тридцать миллионов лет и окончилась шестьдесят семь миллионов лет назад. А за ней следует эра кайнозойская. Она продолжается и сейчас.
Скелеты двух огромных дерущихся животных палеонтологи обнаружили в пустыне Гоби. Оба они принадлежат к вымершим пресмыкающимся — динозаврам, или страшным ящерам. Так назвал их английский палеонтолог Р. Оуэн — он первым воссоздал по найденным костям внешний вид одного из ящеров.
Особенно крупных размеров динозавры достигли к концу мезозойской геологической эры. Таким был, например, тиранозавр. Скелет этого ящера советские палеонтологи нашли в Монголии. Участник экспедиции А. Рождественский рассказывает:
«Скелет лежал на боку, как бы поджав под себя задние лапы. Огромный череп был запрокинут назад. Скелет был не менее десяти метров. Я с ужасом представил себе этого чудовищного ящера: громадная пасть с двадцатисантиметровыми зубами-кинжалами и мощные когти хищника на задних лапах могли растерзать кого угодно. Название тиранозавр — ящер-тиран — вполне оправдывало себя».
Другим огромным динозавром был диплодок, что значит, в переводе с древнегреческого, двуум. Вес этого существа достигал тридцати и более тонн! Наши слоны выглядели бы перед диплодоками совсем малышами.
По характеру, по образу жизни двуумы были миролюбивыми животными. Жили в мелководных заливах и озерах, питались растениями. За сутки такой «зверь» съедал, а вернее, проглатывал не одну сотню килограммов различной зелени.
Огромный рост и длинная шея позволяли ему держаться вдали от берегов, что надежно спасало от сухопутных хищников. Да и передвигаться в воде таким неуклюжим гигантам было значительно легче, чем ходить по земле. Часть позвонков их скелета были полыми — более легкими, и это помогало держаться на воде.
Почему они получили такое странное название — двуум? Конечно, не за ум. Весь головной мозг диплодока не превышал по размерам сливу. Это у такого-то гиганта! Двуумом назвали динозавров за то, что у них было два мозговых центра — в голове и в области крестца.
…В болотных зарослях виднеются огромные острые шипы. Через несколько минут на берег выползает их обладатель. Это тоже страшный ящер — стегозавр. Маленькая плоская голова, неуклюжее тело, спина усажена большими костяными пластинами-щитами, на хвосте шипы.
Стегозавры питались растительностью. Чтобы насытить себя, они должны были есть почти весь день. Ведь ящеры достигали восьми метров в длину и весили пять тонн.
Там, где проходило это животное, исчезали все кустарники, вся трава. Стегозавры жили в юрский период мезозоя.
Тиранозавры, диплодоки, стегозавры были исполинами живой природы. Но, наверное, жили на земле звери и побольше. Судите сами. В американском штате Юта в одной из угольных шахт обнаружены четкие отпечатки следов огромного динозавра; они имели размер от среднего пальца до пятки сто тридцать сантиметров. Какой же величины был сам ящер?!
Динозавры господствовали на земле, на воде и в воздухе. Ползающие, плавающие, летающие… Рептилии не больше крысы и ящеры ростом выше шестиэтажного дома. С надежными роговыми панцирями и всесокрушающими челюстями.
И тут нельзя не вспомнить сказки о драконах, летающих по небу. Ведь это те самые летающие ящеры, которые жили когда-то на Земле!
Прошли десятки миллионов лет, и ящеры исчезли с лица земли. Произошло это в конце мелового периода мезозойской эры геологической истории нашей планеты.
Почему и как это случилось? Кто (или что) погубил великанов животного царства? На этот вопрос пока нет ответа.
Может быть, это связано с космическими излучениями? С изменением климата? По какой-то другой причине?
Динозавры погибли не сразу. Они вымирали не менее миллиона лет. Целый миллион лет действовали какие-то отсутствовавшие ранее силы — и гиганты Земли ушли в небытие.
«Нечисть волосатая…»
Над гладью мезозойского моря беззвучно скользит огромная тень крыла того ящера. Размах его перепончатых крыльев достигает восьми метров. Мгновение, и чудовище стремительно падает вниз. Всплеск воды, и птеранодон летит к берегу с большой рыбиной в пасти.
Птеранодоны были самыми крупными среди крылатых динозавров. Их голова с острыми клювообразными челюстями достигала почти метра в длину. Они хорошо летали и по внешнему виду походили на огромных летучих мышей.
…Научный поиск бесконечен. В последние десятилетия интересные открытия были сделаны учеными Института палеонтологии Академии наук СССР в отрогах Туркестанского хребта. Они обнаружили здесь останки ранее неизвестных животных, живших 140–190 миллионов лет назад; среди них — летающую рептилию, которую палеонтологи назвали «нечисть волосатая». Крылоящеры с туловищем, покрытым густой шерстью, до этого ученым не попадались.
Исследуя там же, московские ученые нашли и других ранее неизвестных пресмыкающихся — «ногокрыла удивительного» и «длинночешуйника необыкновенного». Это действительно были очень ценные находки: в руках ученых оказались ископаемые животные, родственные как летающим ящерам, так и птицам. У ногокрыла удивительного, в отличие от ящеров, опора крыльев — задние ноги. Они необычно длинные и соединены с туловищем и основанием хвоста перепонкой. Такой вид летательного аппарата у рептилий раньше был неизвестен. Кроме того, кости конечностей ногокрыла удивительного оказались полыми — это тоже роднит их с птицами.
Если поискать похожих на этого древнего животного в современном мире, то можно, пожалуй, назвать белку-летягу.
А длинночешуйник необыкновенный? Его чешуйки очень напоминают зачаточные крылья. На спине они очень длинные, а на конце у них своеобразные мешочки; можно думать, что это своеобразные парашютики, которые помогали животному прыгать с дерева на дерево или плавно спускаться на землю.
Длинночешуйник необыкновенный был не больше мыши. Каменные летописцы засвидетельствовали и другую необычную особенность этой маленькой рептилии — сросшиеся ключицы, как и у птиц.
Еще задолго до этих находок ученые обнаружили в отложениях юрского периода так называемого археоптерикса, в переводе на русский — первоптицу, величиной с голубя. У нее воочию видно, как рептилия в процессе эволюции приобретала птичьи черты. Зубастый рот, хвост с позвонками, как у ящерицы, крылья с когтями на концах, а почти все тело покрыто перьями. На голове — и перья и чешуя.
В 1977 году в штате Колорадо американские археологи обнаружили останки ископаемой птицы, жившей около ста сорока миллионов лет назад. Она летала в те же времена, что и археоптерикс, но еще ближе была к птицам, чешуей у нее были покрыты только ноги.
И все же в родословной пернатого царства еще не сказано решающего слова. Ведь крылоящеры, как и их наследники археоптериксы, ногокрылы и длинночешуйники, вымерли еще в мезозое, не оставив, по-видимому, потомства. Кто же дал жизнь нашим пернатым?
Загадку еще предстоит решить науке. Как видно, нужен еще не один поход в архивы природы.
…Множество следов прошлой жизни остается на Земле. Тысячи и миллионы лет сохраняет природа порой даже самые незначительные, мимолетные следы прошедших событий. По ним ученые и воссоздают картины минувшего.
Ливень, прошедший миллионы лет назад, оставляет на мягкой глине свои следы. Ручьи воды нанесли на глину слой песка. Шли века, песок сцементировался, превратился в камень. А спустя миллионолетия геолог обнаружил на одном из слоев этого камня следы ливня. Так ученые узнают о погоде, о климате задолго до появления на Земле человека.
Обломки окаменевшего ила, найденные на побережье Керченского полуострова, рассказали следопытам науки о том, что здесь в отдаленном прошлом произошло сильнейшее подводное землетрясение.
Морской ил состоит из мелких частиц, оседающих слой за слоем на дно. Нижние слои постепенно окаменевают. Во время землетрясения в море дно его в одном месте резко опускается, в другом поднимается. При этом верхний, еще не окаменевший слой ила трескается, сминается в складки, сползает с поднявшегося участка морского дна. После землетрясения на этот слой ложатся новые, ровные, спокойные слои. Проходят миллионы лет, и перед нами слоистый камень, у которого один из слоев хранит следы давно прошедшей катастрофы.
Десятки миллионов лет назад в смоле деревьев, обильно сочившейся из пораненных мест, увязали различные насекомые, и теперь мы можем увидеть их в полной сохранности. В окаменевшей смоле — янтаре — найдены вымершие стрекозы и тараканы, комары и бабочки, пауки и муравьи. Многих из них смерть настигла мгновенно, за работой: паук ткал паутину, муравей тащил лучинку. Такие «захоронения» тоже рассказали многое о древней жизни…
В штате Аризона в слоях глинистого песчаника американские геологи нашли отпечаток медузы, которая жила в докембрийском море восемьсот миллионов лет назад.
Многое рассказывают ученым ископаемые останки древних животных. Палеонтологи способны восстановить не только их облик, но и образ жизни. По черепу узнают, каким был мозг древнего животного, по костям — мускулатуру. Даже по одному зубу, по кости скелета, по следу ноги ученый может определить, к какому отряду, семейству или виду относится животное, чем оно питалось, скажет о его размере и возрасте…
НАУКА ТРЕБУЕТ ОТ ЧЕЛОВЕКА ВСЕЙ ЕГО ЖИЗНИ.И. П. Павлов
