Ранние этапы развития жизни и биосферы

Возникновение жизни. Неблагоприятные условия для возникновения и развития жизни на Земле продолжались до тех пор, пока не начал действовать процесс дегазации земного ве-щества. Однако событие это могло произойти только после подъема температуры в недрах молодой Земли до уровня появления у нее астеносферы и возникновения конвективных дви-жений, то есть после начала действия мощного процесса выделения земного ядра. В это время началось формирование континентальной земной коры и происходили массовые излияния перегретых базальтовых лав в раннем архее. Произошли эти события примерно 3,84-3,7 млрд. лет назад. На самых ранних этапах дегазации Земли большая часть попадавшей на ее поверх-ность воды и других соединений поглощалась реголитом первозданного грунта молодой Земли. При этом высокая пористость и сорбционная способность реголита, по-видимому, могли обеспечивать наиболее благоприятные условия для формирования сложных органических соединений и зарождения жизни. Связано это с тем, что первозданный реголит и первичные вулканические пеплы молодой Земли содержали еще в изобилии в свободном состоянии хром, железо, кобальт, никель, свинец, платину и некоторые другие переходные металлы, обладающие наиболее активными каталитическими свойствами по отношению к синтезу органических соединений. Поэтому есть основания предполагать, что первая жизнь на Земле за-родилась в пропитанном водой и элементоорганическими соединениями первозданном (вулканическом) грунте на рубеже катархея и раннего архея, где-то около (4,0*3,9)-109 лет назад. В этом случае зарождение жизни на Земле должно было совпасть с первым и наиболее сильным тектоническим и геохимическим рубежом в истории ее развития — моментом начала дифференциации земного вещества, приведшей к началу формирования гидросферы, атмосферы и континентальной земной коры. По мере дегазации Земли и развития гидросферы возникшие в грунте наиболее примитивные формы жизни, вероятно, еще в виде простых ассоциаций сложных органических молекул или примитивных, но уже содержащих рибонуклеиновые кислоты образований могли переместиться в воду молодых морских бассейнов раннего архея. Дальнейшее совершенствование жизни должно было происходить уже по биоло-гическим законам развития живой материи под влиянием направленного давления и «фильт-рующих» свойств внешней среды. В результате еще в раннем архее, вероятно, появились наиболее примитивные одноклеточные организмы и водоросли - прокариоты, уже ограниченные от внешней среды защитными полупроницаемыми мембранами, но еще не обладавшие обособленным ядром. По-видимому, тогда же появились и фотосинтезирующие одноклеточные микроорганизмы или водоросли, способные окислять железо. Об этом, в частности, говорит распространенность в отложениях раннего архея (около 3,8-109 лет) железорудных формаций, сложенных окислами трехвалентного железа. Помимо углекислого газа в архейской атмосфере уже должны были в заметных количествах накопиться азот и пары воды. Кислород же в атмосфере еще полностью отсутствовал. И связано это было не с отсутствием фотосинтезирующих водорослей, которые в то время уже появились, а с присутствием свободного (металлического) железа в мантийном веществе. В древних рифтовых зонах Земли это вещество постоянно поднималось к поверхности З., активно реагируя при этом с водой гидросферы и газом атмосферы. В древних отложениях Австралии, возраст которых 3,46 млрд. лет, были обнаружены останки цианобактерий – первых фотосинтезирующих микроорганизмов. О былом господстве анаэробов и цианобактерий свидетельствуют строматолиты – рифоподобные образования, представляющие следы сообществ микроорганизмов. В результате жизнедеятельности фотосинтезирующих цианобактерий в океане, а затем и в атмосфере появился кислород. Он взаимодействовал с растворенным в воде железом, создавая окислы железа, осаждавшиеся на дне. В Архее, древнейшей эре, происходит и первая биологическая революция – переход от прокариот (безъядерных организмов) к эукариотам (одноклеточным организмам с ядром). Два миллиарда лет назад появились сложноорганизованные эукариотные клетки, когда одно-клеточные организмы усложнили свое строение за счет поглощения других прокариотных клеток и симбиоза с ними. Одни из них – аэробные бактерии – превратились в митохондрии – энергетические станции кислородного дыхания. Другие – фотосинтетические бактерии – начали осуществлять фотосинтез внутри клетки-хозяина и стали хлоропластами в клетках водорослей и растений (гипотеза Л. Маргулиса). Более миллиарда лет назад произошел взрыв эволюции, обусловленный появлением полового размножения и ознаменовавшийся появлением высокоорганизованных форм жизни – растений и животных. В конце протерозоя палеонтологи начинают встречать остатки первых многоклеточных существ – водорослей, простых кишечнополостных, губок, червей и ряда примитивных организмов неизвестной систематической принадлежности. Все эти студенистые существа не имеют скелета, хотя иногда достигают метровых размеров. Появление многоклеточных – вторая биологическая революция. В течение протерозоя в результате жизнедеятельности океанического планктона в атмосфере накапливается свободный кислород и резко сокращается содержание углекислоты. Архей и протерозой в совокупности называют еще криптозоем – эрой скрытой жизни. Последующее время назвали фанерозоем – эрой явной жизни. На рубеже протерозоя и палеозоя (эр первичной и древней жизни), 600 млн. лет назад, происходит третья биологическая революция.