Николай Непомнящий. Самый большой взрыв, встряхнувший эволюцию

Архейская эра /karatu.ru/

Она тогда была представлена только крошечными одноклеточными организмами: водорослями, бактериями. Неторопливо текли миллиарды лет архейской эры — эры древней жизни. И вдруг наступила неожиданная резкая перемена. Примерно 600 миллионов лет назад весьма неспешное развитие сменилось бурным процессом, получившим название «эволюционный взрыв». За какой-то десяток миллионов лет возникли все основные типы многоклеточных животных — черви, членистоногие, хордовые, из которых впоследствии вышли позвоночные, а в конечном итоге и мы с вами.

До сих пор учёные спорят, что именно вызвало эту внезапную вспышку развития. В 1964 году английский геолог Брайан Харленд опубликовал статью, в которой констатировал, что абсолютно на всех континентах есть следы древнего оледенения, относящегося к одному и тому же времени — позднему протерозою. Как раз в начале 60-х годов геологи научились определять прошлое положение континентов с помощью данных о намагниченности горных пород. Харленд собрал эти данные и увидел, что объяснить их можно только одним способом: предположив, что позднепротерозойское оледенение охватило сразу все широты Земли, то есть было всепланетным.

Любые другие гипотезы выглядели еще менее правдоподобными (например, пришлось бы предполагать немыслимо быстрое перемещение полюсов, чтобы все земли по очереди накрывались полярной шапкой). Как сказал Шерлок Холмс во время поисков Джонатана Смолла, «отбросьте все невозможное, то, что останется, и будет ответом, каким бы невероятным он ни казался». Именно так Харленд и поступил. Написанная им с соавтором Джорджем Киршвиком обстоятельная статья не претендует ни на какие сенсации — там просто честно изложены факты и выводы (Scientific American, 1964, 211, 2, 28–36), проанализировав последние геологические открытия, пришли к выводу, что толчок жизни дало Великое Оледенение, охватившее нашу планету более полумиллиарда лет назад и продолжавшееся ни много ни мало 150 миллионов лет.

Сейчас оледенение, которое открыл Харленд, принято называть эпохой «Земли-снежка» (Snowball Earth). Судя по всему, оно действительно было всепланетным. А главной его причиной считается резкое ослабление парникового эффекта из-за падения концентрации углекислого газа (который стал главным парниковым газом после того, как кислород «съел» почти весь метан). Фотосинтез и дыхание тут, скорее всего, ни при чем. Если кислородную революцию биота Земли устроила себе сама, то сейчас она оказалась жертвой внешнего фактора, совершенно небиологического по своей природе.

За всю историю существования нашей планеты масштабные оледенения случались на Земле четырежды, и каждый раз они подхлёстывали лениво текущую эволюцию. Никто до сих пор точно не знает, в чём же кроется истинная причина наступления таких глобальных похолоданий. Происходят они с периодичностью примерно в 150–250 миллионов лет и продолжаются целые эпохи.

Точно известно, что одно из оледенений охватило Землю в ордовикском периоде (примерно 450 миллионов лет назад). После него безжизненная до этого суша окрасилась в зелёный цвет, на ней появились первые растения, вслед за ними земную твердь обжили скорпионы и многоножки. Следующий ледниковый период наступил на границе каменноугольного и пермского периодов (примерно 290 миллионов лет назад). И это похолодание вызвало революционные изменения в биосфере. Папоротники сменились голосеменными растениями, возникли насекомые, а самое главное, на сушу вышли позвоночные животные — древние рептилии.

Последний ледниковый период начался 25 миллионов лет назад и продолжается доныне. Не исключено, что его главным результатом стало появление человека. Удивлённый читатель, несомненно, спросит — а как же глобальное потепление климата, о котором столько говорят? Дело в том, что ледниковым периодом учёные называют такое состояние нашей планеты, при котором её полюса покрыты большими ледяными «шапками».

Если бы мы могли перенестись примерно на 400 миллионов лет назад, то увидели бы, что Земля выглядела совсем не так, как сейчас. Например, Антарктиды, огромного, закованного в ледяной панцирь материка, не было. Вся территория вокруг Южного полюса была занята тёплым мелководным морем, по дну которого ползали трилобиты, уже вымирающие, но ещё многочисленные. Они были похожи набольших, с тарелку размером, мокриц.

Трилобиты /yandex.ru/

На трилобитов охотились огромные хищные ракоскорпионы, в толще воды плавали закованные в костяные доспехи панцирные рыбы. Были там и кистепёрые рыбы — возможные предки наземных позвоночных. Ископаемые останки обитателей тёплого моря были найдены всего в 350 километрах от Южного полюса. Спустя миллионы лет, уже в каменноугольном периоде (карбоне), над водами поднялся материк. Густые леса огромных древовидных папоротников, росшие там, позже сформировали залежи каменного угля, недавно найденные в Антарктике.

Но всё это происходило позднее, уже после самого Великого Оледенения, которое началось внезапно и в результате полностью преобразило лик Земли.

Палеопангея /elementy.ru/

В конце архейской эры существовал только один континент — Палеопангея, а большая часть поверхности планеты была покрыта водами океана. Земля тогда, как все молодые планеты, была усеяна густой сетью вулканов. И вот по неизвестной причине все вулканы активизировались одновременно, и их активность превзошла все мыслимые пределы. Извержения следовали одно за другим, выбрасывая в небо миллионы тонн вулканической пыли и пепла

Огромные облака этого «мусора» затмили Солнце, что привело к резкому похолоданию. Солнечные лучи, отражаемые запылённой атмосферой, уже не нагревали поверхность Земли. В океане начали появляться кристаллики льда. Ветер и волны сбивали кристаллы вместе, превращая их в ледяную шугу. Наконец, шуга слипалась в плотные ледяные поля, которые постепенно отвердевали.

По похожему сценарию в наше время замерзает зимой вода Северного Ледовитого океана. Разница заключается в том, что тогда лето не наступало, потепление не приходило, поскольку солнечные лучи не пробивали запылённую атмосферу. В течение многих тысяч лет ледяные поля медленно, но верно ползли к экватору. Постепенно замёрзли мелководные заливы, их покров образовал сначала ледяную корку, а затем и сплошной панцирь над Мировым океаном. Единственный континент поначалу был свободен ото льда, но затем снег, конденсируясь на горных хребтах, образовал ледяные реки, слившиеся со льдом океана. Планета превратилась в ледяной шар.

Годы собирались в века, века в тысячелетия, осела вся пыль из атмосферы, но лёд не таял. Солнечные лучи проходили сквозь атмосферу и отражались от ледяного зеркала в глубины чёрного космоса. В результате температура поверхности земного шара упала до –40° по Цельсию. Облака постепенно исчезли, высоко в атмосфере парили только кристаллики льда, делавшие закаты и восходы зелёно-голубыми, слегка окрашенными в розовый. Не было дождей, не шёл снег. Замёрзший, безжизненный шар обращался вокруг Солнца на протяжении долгих 150 миллионов лет…

Но что привело к окончанию великой эпохи Ледяного шара? Сверкающая поверхность планеты, отражая солнечные лучи, прекрасно сохраняла мир Снежной Королевы в его вечной ледяной неподвижности. Слезинку Герды, растопившую этот ледяной мир, обнаружил уже упомянутый нами австралийский учёный Киршвик. Ледяной шар, по его мнению, был растоплен вулканами. Когда-то заморозив Землю, они же и растопили её.

Вулканы, извергавшиеся под ледяной коркой, постепенно растапливали участки льда, в сплошном панцире появлялось всё больше и больше «прорубей». Вулканическая пыль оседала в толще воды, а углекислый газ, один из основных «продуктов» вулканов, выбрасываемых при извержении, беспрепятственно выходил в атмосферу.

Накопление углекислого газа в атмосфере привело к парниковому эффекту, и лёд начал таять. Последствия, нарастая, как снежный ком, привели к экологической катастрофе. Земля превратилась в ад. Температура поднялась до +50 градусов. Сотни тысяч лет потребовались для того, чтобы ситуация более-менее стабилизировалась и Земля опять стала пригодной для развития жизни.

Одноклеточные организмы — бактерии, водоросли и животные, застигнутые мертвящим холодом Великого Оледенения, почти все погибли. Выжить смогли только весьма немногие, которым повезло оказаться рядом с подводными вулканами. Ведь некоторые вулканы продолжали извергаться и во время оледенения, вода вблизи них оставалась достаточно тёплой, пригодной для жизни, а в немногих «прорубях» водоросли могли получить свою дозу солнечного света, ничтожную, недостаточную для фотосинтеза.

Экстремальные условия существования оставшихся в живых организмов резко обострили естественный отбор — выживали только самые приспособленные из них. Те, гены которых «умели» быстро перестраиваться и делать своих обладателей победителями в конкурентной борьбе за пищу.

Современные учёные даже начали искать в отложениях молекулярные следы подобных перестроек организмов. Поиск оказался успешным: в породах североамериканского Большого каньона, которые миллионы лет назад лежали под толстым слоем льда, обнаружили BNG ((Bisnorgammacerane — полициклическое соединение, содержащее пять углеродных колец), и другие стероиды. Их изотопный состав показал, что вещества эти имеют биогенное происхождение и образованы гетеротрофным планктоном, мелкими водными организмами, питающимися другими организмами и органикой.

Видимо, тогда же произошло принципиально важное событие — появились первые многоклеточные животные, пусть и весьма примитивные. Многоклеточный организм более успешно боролся за выживание, питаясь не только водорослями, но и своими одноклеточными соседями.

Существенно, что в течение всей Великой Зимы жизнь сохранялась и развивалась в отдельных, отдалённых друг от друга местах. Длительная изоляция всегда приводит к тому, что потомство исходно одинаковых существ начинает сильно различаться.

Возьмём, к примеру, озеро Байкал. Когда-то оно было частью моря, и в нём жили рыбы, тюлени и другие животные, точно такие же, как и во всём остальном древнем море. Но вот около двух миллионов лет назад Байкал отделился, и теперь там живёт множество видов животных, встречающихся только здесь, — байкальская нерпа, байкальский омуль и многие другие.

Точно так же могли различаться и многоклеточные животные, возникшие в местах, отделённых одно от другого тысячами километров льда. И когда треснул, развалился и исчез ледяной панцирь, миллионы лет сковывавший Землю, всё уже было готово к одновременному появлению множества разнообразных и непохожих друг на друга многоклеточных животных: губок, кораллов, червей, членистоногих, хордовых.

Впрочем, не все учёные разделяют предположение о Великом Оледенении, встряхнувшем эволюцию. Многие приводят аргументы против этой теории. Но согласимся, что картину она рисует красивую…

Николай Непомнящий специально для History.eco

• Ключевые слова: взрыв,встряхнув,эволюц,больш,сам