Происхождение жизни - Руттен М.
Скачать (прямая ссылка):
Когда уровень Юри был превзойден, накопление кислорода в атмосфере пошло, очевидно, довольно быстро, так как кислород еще не расходовался на дыхание. Ранняя жизнь должна была развиваться без вмешательства каких-то не известных нам процессов по экспоненциальному закону, и поскольку интенсивность фотосинтеза при этом все время увеличивалась, возрастание содержания кислорода в атмосфере также должно было идти по экспоненте. На схеме этот процесс показан прямой линией (Ь—с). Угол ее наклона, говорящий о скорости накопления кислорода, в действительности может быть совсем другим — ведь он зависит от положения точек b и с, а оно не определено точно.
Другой важный момент в истории атмосферы — повышение содержания кислорода примерно до 0,01 современного, когда начинает действовать эффект Пастера и могут развиться организмы с факультативным дыханием, способные переключаться с брожения на дыхание и обратно (гл. VIII, разд. 5 и гл. XV, разд. 7). Мы приняли, что первым свидетельством достижения этого уровня является железорудная формация Соуден, возраст которой оценивает-
ся «более чем в 2,7 млрд. лет» (табл. 18). Найденные в ней молекулярные ископаемые считаются остатками древних хлорофиллоподобных молекул, свидетельствующими о существовании в то время организмов, способных к фотосинтезу. Более того, существование полосчатых железорудных формаций указывает, по-видимому, на присутствие в современной им атмосфере небольшого количества кислорода (гл XIII, разд. 12 и 13). Хотя достижение уровня соответствующего точке Пастера, мы отнесли примерно к периоду, отстоящему от нашего времени на 2,75 млрд. лет, что немногим больше минимального возраста железорудной формации Соуден, эта цифра опять-таки занижена. Ведь не исключено, что сама формация Соуден в действительности значительно древнее, а кроме того, как указывалось в гл. XIII, существуют и другие полосчатые железорудные формации, возраст которых составляет более 3 млрд. лет. Все же, поскольку пока нет доказательств существования жизни в тот период, я не решился отодвинуть достижение точки Пастера так далеко в прошлое. Впрочем, это изменение вызвало бы лишь сдвиг назад точки, соответствующей появлению органического фотосинтеза, и соответственно сдвиг линии b—с. Но общие представления о развитии кислородной атмосферы от этого не изменились бы.
Поразительный факт сосуществования в раннем и среднем докембрии неокисленных пиритовых песков (возникавших в посто-рогенные периоды) и частично окисленных полосчатых железорудных формаций (создававшихся в геосинклинальные периоды) позволяет утверждать, что в то время содержание кислорода в атмосфере было очень низким, так что эту атмосферу вполне можно назвать бескислородной. Очевидно, в течение всего этого периода уровень, соответствующий точке Пастера, не был превзойден (линия с—d на фиг. 99).
Но со временем и этот барьер был преодолен. Мы приняли, что это случилось после образования золото-урановых «рифов» формации Блайнд-Ривер, но до образования песчаников Дала, самых древних красноцветных толщ. Возраст отложений Блайнд-Ривер оценивается в 1,8 млрд. лет, а песчаников Дала — в 1,45 млрд. лет. На диаграмме принято, что это событие произошло после пинокин-ского орогенеза (точка d на фиг 99). Как уже говорилось, достижение точки Пастера можно считать концом существования первичной бескислородной атмосферы, которую мы предварительно определили как атмосферу с содержанием свободного кислорода не выше 0,01 современного. При таком содержании Ог неорганический фотосинтез «органических» молекул становится невозможным и, таким образом, кончается сосуществование преджизни с ранней жизнью, продолжавшееся со времени появления ранней жизни (между точками бис) до точки е, т. е. около 2 млрд. лет.
Дальнейшая эволюция содержания кислорода в атмосфере показана на фиг. 99 линией d—e—f—g—h. Принято, что чистый выход кислорода был в это время ниже, чем в более ранний период истории живого, когда кислород еще не расходовался на дыхание. Далее принято, что содержание кислорода в атмосфере временно снизилось в период гренвиллской складчатости, так как тогда на поверхность Земли были вынесены большие массы неокисленных горных пород и много кислорода ушло на их окисление. Это предположение не основано на прямых доказательствах, оно представляет собой просто одну из возможных моделей того, что происходило в тот период. Было ли такое снижение содержания кислорода на самом деле, мы не знаем.
В какой-то точке линии d—е—/—g—h содержание кислорода достигло такого уровня, что стало возможным появление животных. Мы знаем, что это произошло еще до начала кембрия (гл. XII, разд. 4), однако точных данных о возрасте древнейших ископаемых животных у нас нет. Вероятно, животные появились только в позднем докембрии; скорее всего они не могли существовать в бескислородной атмосфере. Но когда появились животные — до или после гренвиллского горообразования,— мы до сих пор не знаем.
Нетрудно представить себе, как содержание кислорода постепенно повысилось до 0,1 современного уровня. Тем самым была достигнута еще одна важная ступень в развитии атмосферы. При таком содержании кислорода дальний ультрафиолет поглощается атмосферой и жизнь может завоевать сушу (гл. XV, разд. 10). В это время появилась первая обильная наземная флора, найденная в силуре (0,44 млрд. лет назад) [1, 4, 3].
