Text
                    

Большая энциклопедия ПРИРОДЫ «Мир книги»

Большая энциклопедия природы Зарождение жизни на Земле Л Москва ННИГИ 2003
УДК 634/635 ББК 42.3 335 Использование текста и иллюстраций, в том числе и фрагментов, без разрешения правообладателя запрещается и преследуется по закону. «Большая энциклопедия природы» — это яркие, красочные книги, посвященные удивительному миру животных, растений, камней, минералов, гор и водоемов, — словом, всему тому, что окружает человека на Земле, но зачастую незнакомо городским жителям. 335 Зарождение жизни на Земле. М.: ООО «Мир книги», 2003. — 192 с. ISBN 5-8405-0484-Х В энциклопедии в увлекательной форме раскрываются тайны Вселенной, происхождение Солнечной системы и зарождение жизни на нашей планете. Что такое Большой Взрыв? Одиноки ли мы во Вселенной? Что появилось раньше — белок или ДНК? Возможна ли кремниевая жизнь? Каким был пер- вый человек? Почему сегодня не происходит самозарождение жизни? Ответы на вопросы вы узнаете, прочитав эту прекрасно иллюстрированную книгу. УДК 634/635 ББК 42.3 Настоящее издание осуществлено при участии ООО «Навигатор-Букс» ISBN 5-8405-0484-Х © ООО Чудина Ю.Ю, 2003 © ООО «Мир книги», 2003 ©ООО «Мир книги», серийное оформление, 2003
Введение I^/аждый год приходит вес- на и мир наполняется запахами, красками и звуками. Чуть зве- нит паутинка на ветру. Первая трава тянется к солнцу. Вот ка- пелька росы на раскрывшемся подснежнике. Маленький жучок семенит легкими лапками — спе- шит. Лес звучит. Везде просыпа- ется жизнь. Осенью она опять за- сыпает, и так повторяется вечно. А каким было начало? Всегда ли Земля была «голубой планетой»? «Вначале существовал лишь вечный, безграничный, темный Хаос. В нем заключался источ- ник жизни», — так начинается древнегреческий миф о возник- новении Земли и всего живого. Человека издревле волновал во- прос, как появился мир и жизнь в нем. Нет ни одного народа, у ко- торого не было бы своих представ- лений о сотворении мира. Мифы
6 Введение и сказки о гигантах и карликах, крылатых змеях и огненных са- ламандрах в последнее время ста- новятся все менее фантастичны- ми. Волна странных находок ги- гантских костей не то сказочных драконов, не то огромных яще- риц стали первой ступенькой в создании уже научного мифа о зарождении жизни. В книге, которую вы держи- те в руках, мы рассмотрим наи- более яркие научные гипотезы о зарождении жизни, остановим- ся на удивительных открытиях генетики, смелых предположе- ниях и догадках. Вместе с астрофизиками мы заглянем в далекое прошлое, когда еще не было ни планет, ни звезд. Посмотрим, как за- рождалась Солнечная система и Земля. Каменная летопись нашей пла- неты сильно поистрепалась. Но постепенно геологи восстанав- ливают ее. Горные и осадочные породы рассказали о многочислен- ных извержениях, горячем со- леном океане, большом давле- нии и непригодном для дыхания воздухе, великих оледенениях и космических катастрофах, и о том, как жизнь тонким ростком пробилась сквозь все невзгоды, выстояла и приняла современ- ные многообразные формы. Почему в Новой Зеландии еще существуют клювоголовые яще- рицы, почему у самца боа сохра- нились рудименты задних ко- нечностей, а у кита тазовые ко- сти? На подобные вопросы ищут ответ палеонтологи и биологи, изучая эволюцию флоры и фау- ны от первых бактерий до чело- века. Многие тайны природы: ги- бель динозавров и гигантских млекопитающих, происхожде- ние человека и исчезновение не- андертальцев — остаются не до конца понятыми. С новыми от- крытиями появляются новые ги- потезы и новые вопросы. Заро- дилась ли жизнь на Земле, или была занесена из космоса? Мо- жет ли жизнь быть построена не на белковой, а какой-либо дру- гой основе? Неразгаданная за- гадка: что было раньше — жизнь или ДНК, или же они возникли и развивались одновременно? Могли ли быть минералы пер- выми живыми организмами? По- чему, если жизнь самозароди- лась на нашей планете миллио- ны лет назад, она не возникает сейчас? Что объединяет все жи- вое на Земле? Итак, пришло время погово- рить о нашей Вселенной, ее тай- нах и загадках, о чуде, имя ко- торому ЖИЗНЬ.
Глава I. ЖИЗНЬ ЗВЕЗД, ИЛИ С ЧЕГО ВСЕ НАЧАЛОСЬ НАЧАЛО НАЧАЛ ^^вездные массы... Наша на- ука смущена и вместе с тем оча- рована этими колоссальными те- лами, которые ведут себя напо- добие атомов, но построение ко- торых сбивает нас с толку своей громадной и (только по видимо- сти?) бессистемной сложностью. Может быть, со временем вы- явится какой-то порядок или пе- риодичность в устройстве звезд как по составу, так и по распо- ложению. (Н.А. Садовский) Поднимем голову в звездную ночь. Где-то там, за темно-синей пеленой все и началось. А нача- лось все, как водится, из ничего. Но мы начнем с Биг Бэнга, так американцы называют Большой Взрыв, произошедший во Все- ленной 15 млрд лет назад. Какой была Вселенной до этого, мы не можем даже предположить.
8 Жизнь звезд, или с чего все началось У нас есть время. Если даже на всей Земле сломаются часы, будет вставать и заходить Солн- це, отсчитывая солнечные дни, по-прежнему будут образовы- ваться годичные кольца на де- ревьях и т. д. Время не остано- вится. А теперь представь, что времени — нет. Время не замер- ло. Его просто нет. Нет и прост- ранства. Нет вещества. Есть сверх- сгусток вещества с колоссаль- ной плотностью. Вся будущая материя мира, все то, что станет потом звездами, планетами, — все сжато в одну точку с беско- нечно высокой температурой. Таким образом Вселенная «на- чалась». В момент этого собы- тия были созданы пространство и время. Бессмысленно спрашивать, что было до Большого Взрыва. Это все равно что спросить о том, что находится севернее Северно- го полюса или южнее Южного. На вопрос «Где это произошло? », можно ответить лишь одним сло- вом: «везде». Действительно, Вселенная в тот момент не была Звездное небо такое, каким мы видим его сейчас изолированной точкой в другом пространстве. Она вся была этой точкой и размеры ее в тот миг были очень малы — близки к размеру электрона. Такую точ- ку можно увидеть лишь с помо- щью сильного электронного ми- кроскопа. Но масса несоизмери- мо велика: ни 100, ни 1000, ни даже 1 000 000 тонн — гораздо больше. Больше массы Земли, Солнца, в сто тысяч миллиардов (100 000 000 000 000) раз боль- ше массы всей нашей Галак- тики. А в ней не так уж мало — Знаете ли вы, что Время, когда мы рассуждаем о фотонах, весьма условно. Точнее бу- дет сказать, что его нет. И то, что происходит с какой-либо парой фо- тонов на квантовом уровне, происходит вне времени и возможно, в нескольких пространственных точках одновременно. I *
Зарождение жизни на Земле t 150 млрд звезд весом с Солнце и тяжелее! Затем эта точка «взорвалась» с огромной силой, и огромное об- лако, состоящее из элементар- ных частиц, стало разрастаться и расширяться во все стороны. Каж- дая частица была тяжелой, жи- ла недолгой, но бурной жизнью. Первый этап образования Все- ленной называют адронным, и длился он всего долю секунды — одну десятитысячную ее часть (0,0001 с)! Скорость расширения Вселенной превосходила скорость света в вакууме и приближалась к 300 000 000 м/с (300 000 км/с). Сравните: начальная скорость пули, выпущенной из автомата Калашникова, — 715 м/с, это ме- нее километра в секунду, первая космическая скорость равна 8 км/с. Примерно с такой же ско- ростью движется космический корабль на орбите. В первые мгновения своего су- ществования Вселенная была очень горячей, намного горячее, _______ В космосе много удивительного и загадочного свыше 10 миллиардов градусов, а именно такой была температу- ра Вселенной, никакое вещест- во существовать не может. Да его еще и не было. Почти вся энер- рячей звезды. При температуре Знаете ли вы, что... Для того чтобы создать антивещество размером со спичечную головку, надо затратить годовой запас электроэнергии такой большой стра- ны как США. Но во Вселенной существуют планеты, состоящие це- ликом из антивещества.
Жизнь звезд, или с чего все началось 10 гия во Вселенной существовала в форме электромагнитного из- лучения (фотонов), т. е. Вселен- ная «светилась», если точнее — сама была ярким и бесконечным светом. Адроны — самые тяжелые эле- ментарные частицы. Но сейчас наступило время более легких частиц — лептонов. Начался вто- рой этап. Как известно, частицы не сто- ят на месте, а двигаются, стал- киваются, исчезают, меняются. В результате подобных «танцев» возникают частицы и античас- тицы. Они не могут существо- вать вместе. Тут уж — кто кого. По воле случая количество час- тиц оказалось немногим больше количества античастиц. Части- цы «выжили», и весь мир теперь построен из них. А что было бы, если победили античастицы? Ученые отвечают: ничего особенного, мир остался бы таким же, лишь немного из- менилось бы строение атомов. В «наших» атомах — положи- тельно заряженное ядро и отри- цательно заряженный(ые) элек- троды) на оболочках. А было бы наоборот. И электрон назывался бы позитроном... Ученые давно научились получать античасти- цы в лабораторных условиях, но в свободном состоянии антиве- щество на Земле не встречается. За 10 сек Вселенная «проско- чила» второй (лептонный) этап с его термоядерными реакция- ми. Уже наметился состав веще- ства, из которого будет состоять мир. Появились атомы водоро- да и, позднее, ядра гелия. За один день Вселенная утратила свою сверхплотность. К концу уже первых суток ее плотность была в 100 раз ниже плотности обыч- ного воздуха. И на этом мир больших скоро- стей закончился. Третья эра — эра излучения — продолжалась миллион лет. Хотя это и немно- го по сравнению с многомилли- ардной жизнью Вселенной, но Знаете ли вы, что... Согласно предварительным выводам, 65% энергии во Вселенной на- ходится в странной физической форме. Непонятна сама природа ее су- ществования, не говоря уже о причинах возникновения и физических свойствах. Возможно способен наблюдать. В основном это крупные космические тела и не- которые виды излучения. 8 Й * г только 5% вещества во Вселенной человек
Зарождение жизни на Земле 11 если сравнить со стремительным началом, длящимся только не- сколько секунд, то да, — много. О той эре напоминает обнаружи- ваемое до сих пор в космосе ре- ликтовое излучение. Реликто- вым называется излучение абсо- лютно черного тела при темпе- ратуре 2,7 К. Да-да, не удивляй- тесь, абсолютно черное тело то- же может «излучать». Представь- те себе полый шар. Предполо- жим, мы начали его нагревать. Что происходит внутри? Наш шар — пустой. «Тепло» внутри такой полости — это электромаг- нитные волны, мечущиеся меж- ду внутренними стенками. Если Появление атома — начало эры вещества
Жизнь звезд, или с чего все началось 12 В бесконечном космическом мире зарождаются и умирают галактики, звезды, планетарные системы тело нагреть до 6 000 С, то вол- ны окажутся в основном в види- мой части спектра. Наш шар мож- но назвать «черным телом», так как излучение не проходит сквозь его стенки, и он «черен» для внеш- него наблюдателя, хотя внутри нагрет. При разных температу- рах черного тела излучение то- же разное. При 6 000 °C это ви- димый зеленый цвет, при темпе- ратуре около миллиона кельви- нов — рентгеновское излучение. При температуре, близкой к аб- солютному нулю (-273 °C) — ми- кроволны. Что и происходит во Вселенной. Реликтовое излуче- ние в данном случае — это па- мять о третьем этапе развития вселенной — эре излучения... Эра излучения закончилась образованием вещества, затем наступила еще одна эра, в кото- рой мы с вами живем. Это Эра вещества. Зарождаются кваза- ры, галактики, звезды, плане- тарные системы — все то, что мы сейчас наблюдаем с Земли. Знаете ли вы, что. Нам только кажется, что все, видимое сейчас нами в небе, в данный момент и происходит. На самом деле это не так. Мы наблюдаем вче- рашний день звезд, «кинопленку» их прежней жизни тысячелетия и миллионы лет назад. S9K
i Зарождение жизни на Земле Трехразделъная туманность Стрельца ОГРОМНЫЙ МАКРОМИР Do Вселенной все движет- ся, и вещество в ней находится в постоянном развитии и в са- мых что ни на есть разнообраз- ных состояниях: газ и пыль ни- чтожно малой плотности; сверх- плотные объекты, черные дыры, звезды-сверхгиганты и целые звездные ассоциации. Тут есть огромные по размерам галакти- ки. В разных частях неба то тут, то там вспыхивают новые и сверх- новые звезды. Метеориты про- резают атмосферы когда-то об- разовавшихся планет. Все это многообразие форм возникло не в один момент, а формировалось постепенно. Сама Вселенная существует вечно. Ставить вопрос о ее воз- расте бессмысленно. Но мы мо- жем спросить о происхождении
14 Жизнь звезд, или с чего все началось Расширяющаяся Крабовидная туманность на месте взрыва сверхновой звезды и возрасте населяющих ее объ- ектов. Тем более, что ответ под- сказывает сама Вселенная. Нам кажется, что все, что мы видим сейчас, в данный момент и происходит. Нет, это не так. Мы видим вчерашний день звезд, «ки- нопленку» об их прежней жизни много световых лет назад. То же, что происходит действительно в настоящее время, пока вы чита- ете эту книгу, мы увидим спустя 4-5, десять, сто, тысячу, а то и миллион лет. Некоторые из звезд находятся от нас на расстоянии миллиардов (!) световых лет. Поэтому, наблюдая за ними, мы можем предположить, как происходило рождение много- образного и интересного мира. Давайте посмотрим на фото. Это лишь несколько из газопы- левых туманностей, существую- щих ныне. В них идет зарожде- ние молодых звезд и, по-видимо- му, планет. Помимо этих туманностей, есть и другие, которые появля- ются после взрыва сверхновой звезды. Вспыхнувшая звезда те- ряет свою оболочку, и облаком расходится во все стороны. Бы- вает так, что какая-либо моло- дая звезда притянет ее к себе и загорится ярче. Когда-то это про- изошло и с нашим Солнцем. Взрыв сверхновой — не такое уж редкое явление. За последние 1000 лет вспыхнуло по меньшей мере 5 сверхновых звезд, види- мых с Земли: в 1006,1054,1572, 1604 и 1667 гг. Датский астро- ном Тихо Браге наблюдал за звез- дой, вспыхнувшей в созвездии Кассиопеи. По яркости она бы- ла сравнима с Венерой, но через 16 месяцев исчезла. В 1604 году сверхновая звезда загорелась в созвездии Змееносца. О ней гово- рили Галилей и Кеплер. Еще ин- тереснее сверхновая звезда, из- вестная по китайским хроникам. Она была видна даже днем в те- чение двух с половиной недель, затем исчезла. Сейчас на ее месте находится быстро расширяюща- яся Крабовидная туманность.
Зарождение жизни на Земле I I Млечный Путь — это звезды нашей Галактики Сверхновую звезду трудно не заметить. Еще труднее «не уви- деть » широкую светящуюся по- лосу, напоминающую разлитое молоко. Это Млечный Путь. Он тянется по обоим небесным полу- шариям и замыкается в звезд- ное кольцо. Особенно хорошо Млечный путь виден в темные безлунные ночи. Это не облако пыли, как вы могли бы поду- мать. Это — колоссальное мно- жество очень слабых звезд, что видно даже в обычный призмен- ____________________15 ный бинокль. Это звезды нашей Галактики. Ее образуют види- мые с обоих земных полушарий звезды. Чтобы отличать нашу галактику от других, существу- ющих во Вселенной, ее назва- ние пишут с прописной буквы. Наше Солнце со всеми планета- ми и нами тоже входит в ее со- став. Помимо нашей Галактики уче- ные насчитали порядка 100 ты- сяч миллиардов галактик. За последние 70 лет стало со- вершенно очевидно, что Вселен- ная расширяется. Причем рас- ширяется одинаково во всех на- правлениях. Представьте себе воздушный шарик. Мысленно нарисуйте на нем точки и нач- ните его надувать. Точки разбе- гаются. Примерно то же самое происходит с галактиками. Исходя из теории расширяю- щейся Вселенной, ученые уста- новили, что галактики начали возникать из газопылевых туман- ностей около 10 млрд лет тому назад. Наша Галактика не исклю- чение. Общая масса вещества в Знаете ли вы, что... Млечный Путь, который многие из вас наверняка неоднократно ви- дели, это, конечно, не пролитое молоко, как думали древние. Но это и не пыль, как могли бы подумать вы. Это — огромное множество очень мелких звезд.
Жизнь звезд, или с чего все началось Галактика сомбреро ней (звезды, газ, пыль и т. п.) ~ 2x1038 тонн. Из всего числа звезд, в нее входящих, мы видим око- ло 2 млрд, а 148-150 млрд оста- ются невидимыми. Как появилось такое много- образие во Вселенной? Когда? Что будет дальше? ГАЗ, ПЫЛЬ И НЕМНОГО ФИЗИКИ (Образование газопылевых туманностей, рождение и эволюция звезд) Если звезды зажигаются, Значит это кому-нибудь нужно. Вл. Маяковский В первой главе мы останови- лись на том, что наступила эра вещества. Но на самом деле, пер- вое вещество больше похоже на разреженный газ. Равномерное распределение вещества в про- странстве крайне неустойчиво, и под действием собственной гра- витации делится на сжимающи- еся сгустки, которые продолжа- ют уплотняться, температура внутри них повышается, насту- пает критический момент и... Знаете ли вы, что... Скорость света за 1 секунду: 300 000 км. Это предельная возможная скорость в физическом мире. «Путешествие» света от Солнца к Зем- ле длится 8 минут. До края нашей Солнечной системы свет доходит за 5 с половиной часов. Проксима Центавра — самая близкая к нам звезда. Если бы мы двигались со скоростью света, то достигли бы ее через 4,5 года. До Крабовидной туманности мы бы добирались (если бы могли столько жить) 6 000 лет, а до центра нашей Галактики — в 5 раз дольше. Это «путешествие» заняло бы у нас 30 000 лет. Что- бы облететь нашу Галактику по диагонали нужно 50 000 лет. Дви- жение по ее периметру займет 300 000 лет, даже если мы будем дви- гаться со скоростью 300 000 км/с. да ж i И да W ж Я я jl в 1 в i '«в .чуй" В ж W?:
Зарождение жизни на Земле рождается протозвезда. Эта звез- да еще не светит, да и не греет, но уже излучает волны в инфра- красном диапазоне. Сжатие продолжается. Если масса протозвезды меньше сол- нечной, то такой процесс может продолжаться сотни миллионов лет. У массивных звезд уплотне- ние и сжатие происходят гораз- до быстрее — за сотни тысяч лет. До образования звезд вещест- во состояло из самого простого химического элемента — водо- рода. Поэтому формирующиеся звезды были чисто водородны- ми. Когда температура в недрах протозвезды повышается до не- скольких миллионов кельвинов, водород превращается в гелий. Выделяя колоссальную энергию, вспыхивает молодая звезда. Чем она окажется — гигантом или карликом, какого цвета — зави- сит от массы, размеров и запа- сов энергии новой звезды. Голубовато-белые звезды име- ют температуру поверхности око- Водоворот в созвездии Гончих Псов ло 10 000—30 000 К. Это самые горячие звезды. На некоторых из них температура поверхнос- ти достигает миллиона кельви- нов. Сириус, звезда этого клас- са в созвездии Большого Пса — самая яркая звезда ночного не- ба, хотя температура ее поверх- ности около 10 000 К. Если бы наше Солнце или подобная ему звезда оказалась от нас на таком расстоянии, как Сириус, она бы- гими словами, Солнце кажется
18 Жизнь звезд, или с чего все началось нам самим ярким объектом в не- бе только потому, что оно бли- же всех других звезд. Полярная звезда излучает в 4,5 тыс. раз сильнее, чем Солнце. Желтые звезды, подобные нашему Солн- цу, имеют температуру около 6 000 К. К таким звездам относит- ся, например, Капелла в созвез- дии Возничего. Есть звезды крас- ные и оранжевые. Например, Антарес (ос Скорпиона) или Бе- тельгейзе (а Ориона). Среди звезд есть свои гиган- ты, сверхгиганты и карлики. По астрономическим характерис- тикам Солнце относится к раз- ряду желтых карликов... После выгорания водорода образуется гелиевое ядро. Тер- моядерные реакции перемеща- ются на границу ядра, которое сжимается. Снова повышается температура. Если она остает- ся ниже 80 млн кельвинов (как, например, у Солнца), звезда го- рит относительно ровно. У мас- сивных, тяжелых звезд ядро ра- зогревается сильнее, и тогда тер- моядерные реакции в нем приводят к образованию тяже- лых элементов, а газ устремля- ется наружу. Звезда превраща- ется в красного гиганта или сверхгиганта. А раздувшаяся оболочка отправляется в путе- шествие, образуя планетарную туманность. Когда оболочка рас- сеется, от звезды останется лишь горячее ядро — белый карлик. Однако есть еще более массив- ные звезды. Их эволюция про- текает быстро и бурно. Звезды среднего класса сбрасывают обо- лочку и все-таки продолжают гореть. А вот тяжеловесы звезд- ного мира могут взорваться. Вспыхнет сверхновая звезда, но при этом «повредится» ядро. Оно резко сжимается и превращает- Знаете ли вы, что Черные дыры — это погасшие очень массивные звезды, которые про должают сжиматься, до тех пор пока их тяготение не возвратит назад все ее излучение. Через установившееся таким образом сверхинтен- сивное гравитационное поле свет не может пробиться, и звезда фак- тически исчезает из Вселенной. Остается лишь ее тяготение, подобно улыбке Чеширского кота, и если космический путешественник «на- ткнулся» бы на такую звезду, его втянуло бы в невидимую сердцеви- ну... Известен даже астрофизический адрес одного такого космичес- кого объекта — Лебедь Х-1 («звезда» Х-1 в созвездии Лебедя).
Зарождение жизни на Земле 19 ся в сверхплотный объект — ней- тронную звезду или даже в чер- ную дыру, способную втягивать в себя всё и вся, даже звезды. Но нам сейчас интереснее ее оболочка. Сброшенная в момент взрыва, богатая гелием и други- ми образовавшимися в недрах бывшей сверхновой звезды хи- мическими элементами, она рас- сеивается в пространстве. В даль- нейшем оболочка служит мате- риалом для формирования звезд нового поколения, в частности, Солнца. Так что у нашего Солн- ца была «мама» в виде какой-то сверхновой звезды. Известно, что треть, а то и по- ловина всех звезд образует двой- ные, тройные (и более) кратные системы. В двойных системах звезды могут иметь разные мас- сы и отличаться светимостью. Подобием такого сосуществова- ния может быть планетная сис- тема. Одна из звезд системы мо- жет вспыхнуть, и это довольно частое явление. Поэтому неко- Модель черной дыры, созданная астрофизиками торые астрофизики предполага- ют, что Солнце не просто захва- тило и преобразовало «чужую» оболочку. Оно имело напарни- ка. Другими словами, было двой- ной звездой. Физические про- цессы не привели к вспышке зве- здного «брата». Оболочка новой (или сверхновой) звезды распы- лилась в пространстве. Но зна- чительная ее часть, удержанная Солнцем, послужила материа- лом для образования нашей пла- нетарной системы. Так появи- лась Земля и другие планеты. Знаете ли вы, что... Сверхновые звезды в нашей Галактике вспыхивают в непосредствен- ной близости от Солнца с периодом в 10 млн лет. Дозы космическо- го радиоактивного излучения резко возрастают и могут превышать нормальный для Земли уровень в 7 тысяч раз. В прошлом это могло приводить к серьезным мутациям живых организмов. Один из по- добных взрывов сверхновой мог привести к гибели динозавров. ...т 8 S
20 Жизнь звезд, или с чего все началось Солнце ЖЕЛТЫЙ « МАЛЫШ » ПО ИМЕНИ СОЛНЦЕ ‘3 Солнечной системы мно- го загадок. Почему, например, Солнце во много раз тяжелее всех планет, почему планеты враща- ются почти по круговым орби- там, почему наклон вращения планет вокруг своей оси почти одинаков (с небольшим откло- нением) и вращаются они (кроме Венеры, Урана и Плутона) в ту же сторону, что и Солнце. Поче- му, наконец, планеты так отли- чаются друг от друга размера- ми, массами, химическим соста- вом и физическими характери- стиками? Таких «почему» очень много. И когда выдвигают гипо- тезу о происхождении нашей планетной системы, стараются найти ответы на все вопросы. Большинство астрофизиков придерживается так называе- мой «холодной» гипотезы. Пред- ставьте себе газопылевое облако с температурой -220 °C. (Срав- ните: среднегодовая температу- ра на Земле +15 °C, минималь- ная температура, зарегистриро- ванная в Антарктиде — -89 °C, а в жару температура воздуха повышается до +50 °C). Облако, о котором мы говорим, состояло
Зарождение жизни на Земле 21 в основном из летучих веществ: водорода, гелия, азота, кислоро- да, метана, углерода, паров во- ды, а также пылинок (окислов кремния, магния и железа). Счи- тается, что эта газопылевая сре- да медленно вращалась. По ме- ре сжатия и уплотнения скорость ее вращения увеличилась, а об- лако приняло форму диска. Цен- тральная его часть уплотнилась, разогрелась и стала звездой, а внешние области диска — пла- нетами. Этой схемой можно объ- яснить, почему Земля, Мерку- рий, Марс, Венера состоят из тя- желых химических элементов, а, казалось бы, огромный Юпи- тер — из газа. Солнце разогре- лось, легкие химические элемен- ты (водород, гелий) в силу физи- ческих законов покинули центр облака и передвинулись на его окраину. Именно поэтому пла- неты земной группы получились небольшими по размеру, но со- стоящими из тяжелых химиче- ских элементов с небольшими примесями легких. Им достава- лось достаточное количество сол- нечного тепла. Но к периферии, где тоже шло образование пла- нет, тепло почти не доходило. Поэтому пришедшие газы на- мерзали на твердые частицы. Та- ких «зародышей» планет на пер- вых порах было много. Мелкие от многочисленных столкнове- ний разрушались и притягива- лись более крупными. Орбиты подобных прапланет еще не устоялись. Поэтому они часто уда- рялись друг о друга, мешая, стал- киваясь и разрушаясь. Прапла- неты, находящиеся на значитель- ном друг от друга расстоянии, Знаете ли вы, что... Масса Луны — 7,35 • 1019 т, т.е. менее 1020 т Масса Земли — 6 • 1021 т, примерно 1022 т Масса Солнца — 2 • 1027 т, приблизительно 1027 т Масса Солнца в 333 000 раз превышает массу Земли и в 750 раз мас- су всех обращающихся вокруг него планет. Другими словами, 99,87% массы всей Солнечной системы сосредоточено в Солнце. Масса Солнца составляет 99,87% массы всей Солнечной системы. Это значит, что все вместе взятые планеты не весят и одного про- цента. Как такое представить? В коробке 100 спичек. Высыпь их в одну кучу. А теперь возьми одну спичку, отломай у нее головку и по- ложи отдельно. Большая «куча» — это масса Солнца, а ма-а-алень- кая головка — масса всех девяти планет.
Жизнь звезд, или с чего все началось Планеты Солнечной системы выжили, их орбиты вокруг Солн- ца стали устойчивыми. Вероят- ный возраст Солнца по изложен- ной гипотезе оценивается в 5 млрд лет, Земли — в 4,6 млрд. Косвенным подтверждением зарождения солнечных систем из холодного газопылевого об- лака служит открытие еще в 1977 году подобного процесса в созвездии Лебедя. На серии сним- ков запечатлен процесс зарож- дения новой звезды в центре, се- мейства планет на периферии и ближе к окраинам. Правда, по подсчетам ученых, потребуется еще 1000 земных лет, чтобы про- тозвезда набрала силу, массу и смогла стать настоящей звездой. Вот уж сколько миллиардов лет Солнце светит относительно ровно, излучая в космическое пространство огромное количест- во энергии. Зем ле достается око- ло 4xlOls кВт/ч в сутки. Челове- чество на всей планете не выра- батывает за полгода и одного процента от этой цифры. Чтобы выработать столько энергии, лю- дям придется трудиться 50 лет. А Солнце дает нам эту энергию за день. Земля вращается вокруг сво- ей оси и вокруг Солнца. Солнце со всей Солнечной системой тоже не стоит, а движется внутри на- шей Галактики. Сейчас оно на- ходится на периферии. Но за вре- мя существования Земли вся на- ша система 26 раз прошла через центр Галактики и около 50-ти раз через пылевые облака внут- ри нее. В такие моменты менял- ся радиационный фон,двига- лись материковые плиты, шла бесконечная вулканическая де- Знаете ли вы, что Некоторые ученые предполага- ют, что в начальный период су- ществования Солнца его свети- мость составляла чуть больше половины от сегодняшней. Со- ответственно, меньше было и тепла.
Зарождение жизни на Земле 23 ятельность. Менялось лицо Зем- ли. Что уж говорить о живом ми- ре! Если вслед за жаркими ты- сячелетиями наступали холода и великие оледенения, то это бы- ло серьезным испытанием для жизни на Земле. СОСЕДИ НАШЕЙ ПЛАНЕТЫ Меркурий Меркурий — первая стоящая от Солнца планета, самая ма- ленькая (и по массе, и по разме- ру) в земной группе. Меркурий так медленно вращается вокруг своей оси, что в меркурианском году только полтора дня (59 зем- ных суток длится меркуриан- ский день, 88 — год). Пересчи- тав эти показатели на солнечные сутки, мы получим удивитель- ный результат — 176 земных су- ток. Другими словами, на этой маленькой выжженной планете от восхода до заката Солнца про- ходит... год. И столько же длит- ся ночь. Днем очень жарко: тем- пература поднимается до +400°С. После захода солнца опускает- ся до -180 С. Атмосфера на Мер- курии настолько разреженная, что можно сказать, ее вовсе нет. Конечно, такая планета мало- пригодна для жизни. Меркурий — ближайшая к Солнцу планета Некоторые ученые считают, что Меркурий не настоящая пла- нета, а «убежавший» спутник Венеры. К подобному выводу их
24 Жизнь звезд, или с чего все началось подталкивает факт, что по внеш- нему строению Меркурий очень похож на Луну. Судите сами. Од- на из его поверхностей изобилу- ет морями, а другая усеяна кра- терами. Невидимая, обращенная в космос, сторона Луны тоже вся покрыта «ранами», а поверну- тая к Земле — относительно глад- кая, потому что с этой стороны спутник защищен от незваных «гостей» поверхностью нашей планеты. Вспомним еще о незна- чительной массе Меркурия. Все эти факты подводят нас к мыс- ли, что Меркурий был спутни- ком Венеры, всегда повернут к ней «лицом». На этой стороне Меркурия очень мало кратеров. Затем Меркурий стал удаляться от Венеры, пока не вышел на соб- ственную орбиту вокруг Солнца. Венера Венера... Многие писатели- фантасты делали ее в своих рас- сказах обитаемой планетой. Со- временные исследования пока не подтвердили эти догадки. Мы го- ворим «пока», потому что кос- мические аппараты серии «Ве- нера» высаживались в горячих каменистых пустынях, где вы- сокая температура способна унич- тожить все живое в самом зачат- ке. Но некоторые ученые счи- тают, что в плотных слоях атмо- сферы, где температура прибли- жается к земной, могут сущест- вовать какие-либо простейшие формы жизни. Ведь есть же на Земле бактерии, выдерживаю- щие +100 °C! Тем более что состав атмосферы Венеры состоит из
Зарождение жизни на Земле 25 Венера 243 наших дня прежде, чем там снова наступит рассвет. А вот во- круг Солнца Венера вращается быстрее — за 225 дней. Звездные сутки длиннее года, вращение происходит в обратную сторону — странное «поведение»! Еще удивительнее то, что древ- ние астрономы Востока, создав- шие очень точные астрономи- ческие карты, были совсем не- знакомы с Венерой. А ведь в ны- нешнем ночном небе она по яр- кости стоит на втором месте по- сле Луны. Это ее называют «Утренней звездой», ей посвя- щали стихи. Но 3,5 тысячи лет (97% углекислоты, 4% азота, 0,1% кислорода, 0,1% водяных паров) и напоминает земную в далеком прошлом — примерно 3,5 млрд лет назад. По своим раз- мерам и массе Венера прибли- жается к земным параметрам. Но у нее нет магнитного поля, немного более плотная атмосфе- ра, большой перепад температур днем и ночью. На Венере нет сме- ны времен года. На экваторе все- гда лето, возле полюсов — зима. Венера вращается в противопо- ложную Земле сторону, так что Солнце встает на западе, а захо- дит на востоке. Как и Меркурий, Венера очень медленно враща- ется вокруг своей оси: пройдет назад ее не знали. Она возникла в виде хвоста- той кометы, или как описали ее индейцы, «дымящейсязвезды». В другой части земного шара, а именно в Китае, сохранилась запись, сначала поставившая уче- ных в тупик: в давнее время Ве- нера соперничала блеском с Солн- цем. Художественное преувели- чение или факт? Какой бы ни была Венера в про- шлом, нынешнюю ученые надеют- ся сделать обитаемой. Это станет возможным, если температура у поверхности понизится до 80—90С. В таких условиях отдельные зем- ные организмы способны выжить и со временем превратить Вене- ру в зеленую планету.
Жизнь звезд, или с чего все началось 26 Марс Замыкает земную группу пла- нет Солнечной системы Марс — красноватый, казавшийся древ- ним зловещим. Недаром откры- тые спутники Марса назвали Фо- бос (Страх) и Деймос (Ужас). Эти каменные глыбы странной фор- мы некоторые даже считают ис- кусственными, т. е. сделанными разумными существами, спут- никами. А есть ли основания для таких предположений? Может или мог ли Марс быть обитае- мым? Попробуем ответить на эти вопросы. Земные сутки длятся 24 часа, марсианские лишь на полчаса длиннее. Год длится 687 земных суток. Как и на Земле, на Марсе есть жаркий (экваториальный), два умеренных и два холодных тепловых пояса. Как и на Земле, существуют зима, лето, весна и осень. Вблизи экватора темпера- тура днем повышается до +28°С, к заходу солнца понижается до Знаете ли вы, что... «Дыхание грунта», или выделе- ние кислорода из почвы на Мар- се зафиксировано очень четко и намного превышает ожидаемые показатели. Это доказывает при- сутствие грунтовых вод. Фобос часто называют искусственным спутником Марса -10°С ночью, перед рассветом она около -90°С. Так резко темпера- тура «скачет» из-за разреженной марсианской атмосферы, неспо- собной удерживать тепло. Вбли- зи полюсов температура пони- жается до —120 С. У Марса есть обширные полярные шапки, ко- торые иногда в летнее время ис- чезают. Прозвище «красная пла- нета» Марс получил из-за боль- шого содержания окиси железа в своей почве. Очень возможно, что глубоко под грунтом могут находиться, резервуары воды, па- ры которой обнаружены в атмо- сфере. Предполагают, что в дав- ние времена (примерно 20 млн лет назад) на Марсе даже проли- вались дожди, текли реки и был более теплый климат. Космические аппараты серий «Викинг», «Маринер», «Марс» исследовали грунт на предмет
Зарождение жизни на Земле 27 наличия жизни. Ничего опреде- ленно напоминающего жизненные организмы найдено не было. Воз- можно, причина в неверном ме- сте посадок (в основном красные песчаные пустыни), и более точ- ные исследования дадут положи- тельный результат. Ученых очень интересует вопрос о подгрунто- вых водах, где сохраняется теп- ло и нет столь резких перепадов температур. Как знать, может быть, именно здесь найдут ка- кую-нибудь первую бактерию, которая станет сенсацией в на- учном мире. Ученые считают, что некогда на Марсе существовали даже бо- лее благоприятные, чем на моло- дой Земле, условия для зарожде- ния и развития жизни. Особое значение имеют найденные шап- ки ледников, морены, островные шельфы. Воды в жидком состо- янии на поверхности Марса нет, но есть высохшие русла рек. На- личие ледников подтверждает вывод о том, что когда-то темпе- ратура на Марсе была выше, чем сейчас, и на его поверхности вода присутствовала в больших коли- чествах. Тепло, исходящее из недр Мар- са, периодически повышает тем- пературу поверхности планеты, создавая тем самым благоприят- ные для зарождения и развития Марс — красноватая планета жизни условия. В ученом мире вызвало большой ажиотаж обна- ружение на поверхности Марса органических веществ, подобных тем, которые встречаются и на земле в выхлопных газах, и да- же в гамбургерах. Кроме того, об- наружены, как кажется ученым, ископаемые микробы. Происхож- дение их не совсем понятно. Вы, конечно, слышали о мар- сианских каналах. О них много го- Знаете ли вы, что Марс в древнеримской мифоло гии — бог войны, а Фобос и Дей мос — его мифические кони. я»
Жизнь звезд, или с чего все началось Загадочные марсианские каналы верилось. В противовес распро- страненной точке зрения, что «каналы» на Марсе образовали потоки воды, геолог Ник Хофф- ман (Мельбурн) выдвинул дру- гую гипотезу. Во время сезонно- го таяния ледниковых шапок у полюсов планеты вода не течет. На границе ледниковых шапок тем- пература очень низкая (-120 °C), и вода течь не может. Скорее все- го, говорит ученый, характер- ную форму марсианским кана- лам придает диоксид углерода (углекислый газ) и осколки кам- ней. При такой температуре он заполняет долины, не являясь при этом жидкостью. Углекис- лый газ при давлении в 60 атмо- сфер мог бы перейти в жидкое состояние, но на Марсе давление очень низкое — меньше одной земной атмосферы. При низких температурах углекислый газ за- стывает в твердую массу, напо- минающую снег. На, «красной планете» углекислый газ не та- ет, а когда повышается темпера- тура, закипает прямо из твердо- го состояния. Кипящий сухой лед тащит за собой потоки пес- ка, камней и пыли, прорезая по ходу движения « каналы ». У с территории Советского Союза для изучения Марса Знаете ли вы, что... В 1961-63 годах состоялись первые запуски советских космических аппаратов «Венера» для изучения нашего соседа. В 1975 году были получены первые снимки поверхности Венеры. Примерно тогда же в 1962-74 гг., были отправлены семь автоматических советских космических стан- ций с общим названием «Марс». В 1962-1973 гг. было запущено 10 «Маринеров» — американских автоматических станций для изу- чения Марса, Венеры, Меркурия и космического пространства. Аме- риканскими были и автоматические орбитально-посадочные станции «Викинг» для исследования Марса. Именно они впервые передали фототелевизионное изображение его поверхности. Ж
Зарождение жизни на Земле 29 ВНЕШНИЕ ПЛАНЕТЫ Юпитер и его спутники Юпитер — самая большая из всех планет Солнечной системы. Его масса в 2,5 раза превышает массу всех остальных восьми пла- нет вместе взятых. Если бы по от- ношению к планете было умест- но употребить слово «звезда», то Юпитер назвали бы планетой- звездой, потухшим солнцем. И вот почему. Предполагают, что Юпитер не имеет твердой поверх- ности. Масса Юпитера на 74% со- стоит из водорода, 20% состав- ляет массовая доля гелия и толь- ко 6% — это тяжелые химические элементы, находящиеся в недрах планеты. В атмосфере Юпитера обнаружены примеси аммиака, метана, водяных паров и циани- дов. Температура верхнего слоя атмосферы —130 °C, давление при- близительно равно земному у по- верхности океана. Если мы опус- Знаете ли вы, что Если бы масса Юпитера была в 30 раз больше, то он мог бы све- титься наподобие звезды, но не за счет ядерных реакций, как, например, Солнце, а за счет гра- витационного сжатия. £ Юпитер — самая большая планета Солнечной системы тимся на треть радиуса планеты вглубь, то обнаружим резкий подъем температуры (11 000 К) и давления (более миллиона зем- ных атмосфер). В глубоких не- драх планеты температура дости- гает десятков тысяч кельвинов (30 000 К). Таким образом, Юпи- тер излучает в два раза больше тепла, чем получает от Солнца. Знаменитое Красное Пятно — не что иное как устойчивый ура- ганный вихрь в атмосфере пла- неты.
30 Жизнь звезд, или с чего все началось У Юпитера обнаружено 16 спут- ников. Причем все они — твер- дые тела, что делает их похожи- ми на планеты земной группы. Ганимед напоминает летающую тарелку и по своим размерам да- же больше Меркурия, Каллис- то почти равен ему. Спутники Европа и Ио сравнимы с Луной. Ио — уникальный спутник. Он единственный в Солнечной сис- теме имеет на своей поверхнос- ти действующие вулканы. Ат- мосферу имеют как минимум три спутника Юпитера — Ио, Гани- мед и Каллисто. Кроме спутников Юпитер име- ет очень тонкое кольцо, наподо- бие тех, что окружают Сатурн. Маловероятно, что на Юпите- ре есть жизнь, хотя в верхних слоях атмосферы возможен ка- кой-либо синтез органических веществ. Когда же американские ученые в атмосфере планеты при давлении 20 земных атмосфер обнаружили воду комнатной тем- пературы, то это дало повод пред- положить наличие простейших форм жизни. Сатурн и некоторые из его спутников того, 45% получаемой энергии он отражает обратно в космиче- ское пространство. Если бы го- рячие недра планеты не снабжа- ли ее теплом, то температура внешнего слоя атмосферы была бы -200 °C. У Сатурна — 17 спутников с диаметром от 35 до 5 150 км. Самый большой спутник — Ти- тан — по своим размерам зани- мает промежуточное положение между Меркурием и Марсом. Его радиус в 2,5 раза меньше земно- Знаете ли вы, что Сатурн Это вторая планета-гигант в Солнечной системе. Сатурн по- лучает от Солнца в 92 раза мень- ше энергии, чем Земля. Кроме Плотность вещества, образующе- го шестую по счету планету, так мала, что если бы Сатурн бро- сили в воду, он плавал бы на ее поверхности
Зарождение жизни на Земле 31 го. Для спутника это много. Ти- тан имеет атмосферу. Темпера- тура на его поверхности прибли- жается к -14 °C. Как полагают ученые, Титан состоит из замерз- шей воды и метана. А самый ма- лый из спутников, который вы видите на фотографии, — Мимас. Темное пятно на его поверхнос- ти — это воронка метеорита. Ди- аметр Мимаса равен 390 км, а ме- теоритный кратер — 130 км, то есть 1/3 от общего диаметра спут- ника! Всем известно, что у Сатурна есть кольцо, а точнее, множест- во колец, напоминающих грам- пластинку. Однако цельными, сплошными кольца только ка- жутся. На самом деле они состо- ят из мириадов твердых частиц различных размеров — от не- скольких сантиметров, до полу- тора-двух метров, вращающих- ся по орбитам вокруг планеты. Кольца Сатурна — это либо так и не образовавшийся спутник, либо спутник, который слиш- ком близко подошел к поверх- ности и разорвавшийся под дей- ствием приливных сил плане- ты-гиганта. Каждые 14 лет и восемь месяцев кольца «исчеза- ют». В это время они поверну- ты к Земле ребром и не видны. Последний раз такое явление наблюдалось в 1994 году. Уран Уран, Нептун и Плутон Если Сатурн обращается во- круг Солнца за 29,5 лет, то сле- дующий за ним Уран — за 84 зем- ных года, Нептун — за 165 лет. Нептун и Уран имеют много об- щего. Это крупные планеты с массой, превышающей земную в 14,6 раза (Уран) и 17,2 раза (Нептун). Несмотря на большие размеры, обе планеты достаточ- но быстро вращаются вокруг сво- ей оси — за 17-18 ч. По всей ви- димости, температура в недрах этих планет достаточно высока. Но температура поверхностных слоев атмосферы не поднимает-
Жизнь звезд, или с чего все началось ся выше -150 °C на Уране и -170 °C на Нептуне. То, что мы фикси- руем как видимую поверхность, на самом деле плотный слой про- тяженной атмосферы. Она на 50% состоит из водорода. При- сутствуют также примеси ге- лия (15%), метана (20%) и ам- миака около (5%), находящего- ся из-за низких температур в жидкой и в кристаллической ле- доподобной фазе. Уран почти «лежит» на своей орбите и вращается сверху вниз. При этом Солнце на седьмой пла- нете встает на западе, а заходит на востоке. У Урана пятнадцать спут- ников и десять тонких колец. Нептун имеет только два спут- ника, но зато один из них, Три- тон, больше Луны и только не- многим меньше Меркурия. Пожалуй, самая загадочная планета Солнечной системы, это Плутон. И не только потому, что имеет очень странную вытяну- тую орбиту. Временами он захо- дит за орбиту Нептуна. В такие годы самой дальней планетой Сол- нечной системы становится Неп- Нептун тун. Период обращения Плутона вокруг Солнца несоизмерим с че- ловеческой жизнью. Он состав- ляет 248 лет. Солнце восходит на западе и заходит на востоке. Мас- са этой крошечной планеты мень- ше массы Луны в восемь раз. Но при этом у Плутона есть... спут- ник! Харон, так называется спут- ник, немногим меньше планеты- « хозяйки ». Если радиус Плуто- на равен примерно 1100 км, то радиус его спутника 750 км. Со- гласитесь, разница не столь ве- лика! Поэтому оба тела можно Знаете ли вы, что... J ЙВ Ученые предполагают, что Плутон — это «убежавший» спутник Неп- туна и этим объясняют его малые размеры и «странности» поведе- | ния. По другой версии Плутон «прибился» к нашей Солнечной сис- теме, оторвавшись от какой-то другой планетарной системы, Jwuп и।inTTriii^i«ГjГ’ТГДМ.лыдТС1|1ЧПТ|'|jQn.iTi'lOWh >>Til^iTi itiТ>п|М1л|П*niii» ।nnuDiUiiii#iiiQiifilntjiflTfMlWJiiMiFiIWHOiilffi
Зарождение жизни на Земле 33 считать единственной в своем ро- де двойной планетой. Харон в гре- ческой мифологии — старик, пе- ревозящий души умерших через реку забвения, это живая ниточ- ка между двумя мирами — жи- вых и мертвых. БЫЛ ЛИ ФАЭТОН? ^^писание планет Солнеч- ной системы было бы неполным, если бы мы не упомянули о коль- це астероидов между Марсом и Юпитером. Метеориты, падающие на Зем- лю, являются в большинстве сво- ем осколками астероидов. Чаще всего встречаются каменные ме- теориты — более 90% от всего числа. Часто падают и железные метеориты, чей возраст ученые оценивают в 700 млн лет. Оплав- ленные, стекловидные метеори- ты, напоминающие по химиче- скому составу земную кору, име- ют возраст 320-400 млн лет. Именно к этому времени ученые относят катастрофу, произошед- шую с планетой Фаэтон. Метео- риты — загадочные «гости». Сре- ди них встречаются очень нео- жиданные: искусственные сплавы (латунь, бронза), происхожде- ние которых трудно объяснить. На Землю падали и золотые ме- теориты. Во всяком случае, не- которые исследователи так объ- ясняют крупные циклические золотые скопления на террито- рии Африки. Что только не падает на Зем- лю! Даже огромные глыбы льда. О таких незваных пришельцах с удивлением упоминают многие древние и средневековые летопи- си. Да и как не удивиться, если с безоблачного неба в тридцати- градусную жару неожиданно па- дает... глыба льда размером со слона! 30 июня 1908 года огром- ный огненный шар разрезал не- бо над Восточной Сибирью. За- тем раздался взрыв. Загудела зем- ля. В эпицентре «падения» деревья остались стоять, как стояли, точ- нее, остались стоять стволы, вет- ки и сучья снесло взрывной вол- ной. Та же взрывная волна пова- лила деревья вокруг эпицентра на многие километры — около 2 000 км3 поваленного леса! Уче- ные долго и безуспешно пытались найти воронку. Не было найдено и метеоритных остатков. Поэто- му часть ученых считает что, на Знаете ли вы, что... Во времена Карла Великого в XVIII в. уже нашей эры на тер- риторию Франции упала ледя- ная глыба размером со слона.
34 Жизнь звезд, или с чего все началось Один из наиболее крупных кратеров на поверхности Земли (съемка с самолета ) реке Тунгуске упала огромная глыба льда, но разогревшись в земной атмосфере, она с необы- чайной силой взорвалась в воз- духе, так и не достигнув земной по- верхности. По мнению других, тунгусский метеорит — это ядро небольшой кометы, взорвавшей- ся при вторжении в плотные слои атмосферы. Неизвестно, так ли это, но радиационный фон в рай- оне падения тунгусского метео- рита сильно повышен, наблюда- ются и другие необычные явле- ния. Местные жители до сих пор обходят те места стороной... Иногда небо приносит нам и вовсе загадочные камни. Как объяснить происхождение швед- ского известнякового метеори- та, в кусках которого обнаруже- ны остатки морских раковин и древнейших членистоногих — трилобитов? Эти животные су- ществовали на Земле в очень дав- ние времена и вымерли 250 млн лет назад, в пермский период. Отдельные ученые склонны счи- тать это подтверждением не толь- ко существования планеты меж- ду Марсом и Юпитером, но и до- казательством того, что на ней много миллионов лет назад была жизнь, которая затем могла быть «занесена» на Землю. Действительно, трудно объяс- нить некоторые свойства кольца астероидов, не прибегая к гипо- тезе о существовании планеты. Необычен их состав. Это желе-
Зарождение жизни на Земле 35 Метеориты подобных размеров часто достигают поверхности Земли зистые астероиды. Таким, пред- положительно, могло быть ядро планеты. Помимо железистых (сплавы никеля и железа), очень много каменных, черных базаль- товых и углистых пород. Такие астероиды могут быть остатка- ми коры, образующей когда-то поверхность планеты. Глыбы льда тоже можно объяснить замерз- шими до космических температур водными бассейнами разрушен- ной планеты. Кроме того, у этих многочисленных астероидов есть ярко выраженная орбита. Дру- гими словами они, наподобие лю- бой планеты нашей системы, со- вершают путешествие вокруг Солнца. Какая-то невидимая си- ла удерживает их вместе так, что они не рассеиваются по бескрай- ним просторам Вселенной. Эта сила напоминает остаточное гра- витационное поле. Хотя некоторые ученые про- должают считать, что между Мар- сом и Юпитером никогда не бы- ло планеты: ее образованию по- мешали сильные гравитационные поля упомянутых планет, — фак- ты говорят обратное. Скорее все- го планета существовала. Ее су- ществование вытекало из эмпи- рической закономерности в расстояниях планет от Солнца, открытой в 1766 г. И. Тициусом. Через пятнадцать лет был открыт Уран, тоже отвечающий этому правилу. Но планеты между Мар- сом и Юпитером не было. Скоопе- рировавшись, несколько астро- номов организовали система- тические поиски невидимой «пла- Знаете ли вы, что... Большинство астероидов вращаются на орбите между Марсом и Юпи- тером. Но из этого правила есть исключения. Например, очень ма- ленький Икар имеет вытянутую орбиту и подходит к Солнцу в два раза ближе Меркурия. Столь же маленький Адонис движется еще более странно. Он проходит между Меркурием и Венерой с одной сто- роны, и далеко заходит за орбиту Юпитера, с другой. й г | и в' ле
36 Жизнь звезд, или с чего все началось Железистый астероид неты». Результат не заставил се- бя ждать. Как раз в канун ново- го, 1801 года была открыта «пла- нета» Церера. Ее орбита находи- лась в искомом месте. Год спустя была открыта еще одна « малая планета» — Паллада. Через два года открыта третья «плане- та» — Юнона, в 1807 г. — Веста. Все эти планеты стали называть астероидами (от гр. aster — «зве- здный.», eidos — «образ, вид»). Таких астероидов сейчас извест- но около 3,5 тыс. Наиболее крупный астеро- ид — Церера. Его диаметр равен примерно тысяче километров. Вполовину меньшим диаметром обладают Паллада (610 км), Ве- ста и Гигия (около 500 км). Ко- нечно, все астероиды лишены ат- мосферы, но наподобие планет, вращаются вокруг своей оси. Ми- неральный состав поверхностно- го слоя Цереры очень похож на земные глины с 10-процентным содержанием воды. Температу- ра на поверхности астероидов оказалась низкой, колеблющей- ся в пределах -120 °C —100°С. Трудно восстановить историю некогда существовавшей плане- ты (и существовавшей ли?). Са- мые смелые предположения, как всегда бывает, сделали писатели- фантасты, например, Александр Казанцев в романе «Фаэты». Из- вестный писатель не только го- ворит о существовании планеты Фаэтон, но и о фаэтах — людях, некогда населявших эту плане- ту и своими руками приведших ее к гибели. Интересно и то, что часть ученых не отрицает веро- ятность такого сценария. Боль- шинство же высказывается на- Знаете ли вы, что Одна из научных гипотез гово- рит о существовании гигантской размерам с ныне существующи- ми планетами-гигантами. Пред- полагают, что она находилась пы. В ходе какой-то космичес- кой катастрофы она развали- лась, и на ее месте образовались Меркурий, Венера, Марс, Зем- ля и тот пояс астероидов, кото- рый мы наблюдаем между Мар- сом и Юпитером. 5g
Зарождение жизни на Земле 37 много осторожнее — планета, де, могла существовать, но она раз- валилась при столкновении с ка- ким-либо космическим телом, которым могло быть ядро коме- ты. Обычно существование жиз- ни на Фаэтоне отрицают... КОСМОС и жизнь «Сущий вздор рассуждать сейчас о происхождении жиз- ни; с тем же успехом можно было бы рассуждать о проис- хождении материи». Из личной переписки Чарлза Дарвина, 1863 г. Хипотеза происхождения жиз- ни из космоса получила название панспермии. Некоторые ученые убежденно говорят о возможном космическом происхождении жизни. Только не думайте, что на Землю однажды прилетали зе- леные человечки и привезли с со- бой в пробирках заформалинен- ную жизнь: флору и фауну. С большой долей уверенности можно сказать, что в космосе дви- жется бесчисленное множество метеоритов, несущих «семена жизни». Если бы в настоящее время на Земле все-таки не су- ществовала жизнь, то один та- кой упавший камень мог бы стать толчком к ее появлению. Подоб- ная гипотеза кажется фантасти- ческой, но она достаточно науч- но обоснована. Есть лишь одно «но»: Земля должна вернуться в стародавние времена, когда со- став атмосферы и климат на ней были другими. О I
Жизнь звезд, или с чего все началось 38 В космосе давно обнаружены органические вещества (т. е. ве- щества, из которых строятся жи- вые организмы). Их находят в метеоритах, упавших на Землю, в кометах и даже среди камен- ных астероидных глыб между орбитами Марса и Юпитера. По- этому с начала 60-х годов XX ве- ка ученые всерьез задумывают- ся: не могло ли какое-либо кос- мическое тело занести сложные органические молекулы в нашу атмосферу и океан, сделав, в кон- це концов, планету обитаемой? Тогда-то и начался с помощью спектрального анализа поиск ор- ганики в кометах и астероидах. Космическим камерам-ловуш- кам удалось даже захватить часть темного материала кометы Гал- лея. Частички льда кометы бук- вально «нашинкованы» органи- ческими молекулами. Как вы- глядят микрочастицы вещества? Основа ее — углеродная или крем- ниевая песчинка, на которую на- мерз лед. В состав частицы вхо- дят также простые углеродные соединения типа аммиака и ок- сида углерода, реже встречают- ся синильная кислота, формаль- дегид, метиламин, спирты. Неко- торые неземные вещества — сложные замкнутые образова- ния, своего рода оболочки, обла- дающие свойством пропускать Планетарная туманность в созвездии Водолея внутрь другие молекулы. Это в очень сильной степени напоми- нает обмен веществ. Другие мо- лекулы могли абсорбировать часть ультрафиолетового (опас- ного для жизни) излучения, за- щищая менее устойчивые соеди- нения. В таких соединениях шло преобразование световой энер- гии в химическую «пищу», что сравнимо с фотосинтезом. Знаете ли вы, что... Целые туманности в космосе об- разованы микроскопическими частицами, содержащими ор- ганические вещества. Эти час- тицы ждут своего часа — мо- мента, когда на их пути встретит- ся уютная и теплая планета. •м
Зарождение жизни на Земле 39 Невероятное количество по- добных частиц образует туман- ности, которые «бродят» по Ко- смосу. Температура межзвезд- ного пространства очень низка, поэтому все химические реак- ции проходят крайне медленно. Сказывается и то, что для боль- шинства подобных химических преобразований нужна вода в жидком состоянии, а в откры- том космосе ее нет. Есть только лед... Но вот это облако подоб- ных частиц заходит в зону обра- зования звездно-планетарных систем. На какой-нибудь из пла- нет по счастливой случайности оказываются подходящие усло- вия: температура в пределах 1-100 °C, вода, атмосфера. Все компоненты песчинок идут в де- ло! Вопреки ранее существовав- шему мнению, органические со- единения не сгорают в плотных слоях атмосферы, а, сорванные воздушными потоками с поверх- ности метеорита, плавно пара- шютируют, благополучно дости- гая поверхности планеты. Орга- нические соединения могут стать первой ступенькой к образова- нию первых живых организмов. Кремневое «ядро» — почвой, ко- рой будущей планеты. Ледяная оболочка песчинок растает, и во- да сформирует на приглянув- шейся планете моря и океаны. Так представляют себе эста- фету жизни сторонники панспер- мии. К еще более фантастическому выводу пришел известный аме- риканский астрофизик и писа- тель-фантаст Фред Хойл: не ме- нее 80% частиц межзвездной пы- ли состоят из клеток бактерий и морских водорослей! А это уже жизнь, правда, замороженная космическим холодом, жизнь, которая пока спит. Жаль толь- ко, что данная гипотеза пока не нашла подтверждения... Особенно много органических компонентов в тех областях ко- смоса, которые заняты межзве- здными облаками. Когда в экс- периментальной камере попыта- лись воссоздать условия космоса, ученые были поражены результа- том. Отдельные из полученных органических молекул при кон- такте с водой образовывали обо- лочки со свойствами клеточных мембран. Что-то похожее было Знаете ли вы, что Фред Хойл, один из самых из- вестных американских астро- физиков, предполагает, что в космосе около 80% частиц меж- звездной пыли состоит из кле- ток бактерий и простейших во- дорослей.
40 Жизнь звезд, или с чего все началось обнаружено при химическом ана- лизе некоторых метеоритов. Не может ли подобное соединение быть прототипом клетки? В метеоритных остатках на- ходят около 70 видов различных аминокислот. Из них только 8 видов встречается в живых ор- ганизмах. Они идут на строи- тельство белков. Помимо них, есть еще 12 аминокислот, необ- ходимых для жизни, но не все они были обнаружены в косми- ческом «мусоре». Космическая пыль приносит на Землю пред- положительно около 30 тонн ор- ганических веществ ежедневно. За время существования Земли в общей сумме это образует не- имоверную цифру. По мнению многих ученых, вероятность существования ино- планетной жизни достаточно ве- лика. Применяя новаторские ме- тоды статистики, можно полу- чить ошеломляющие результа- ты: в течение миллиардов лет не менее, чем на трети подобных Земле планетах, могла зародить- ся жизнь. Филипп Моррисон как- то заметил, что в случае обнару- жения жизни на других плане- тах, она превратилась бы из чуда в статистику. Пока же жизнь ос- тается чудом. На что скептики возражают: «Не мог ли этот сахар возникнуть от соприкосновения с атмосфе- рой, т. е. уже на нашей планете?» По всей видимости, правы те, кто придерживается космической ги- потезы. Сахара, как и аминокис- лоты существуют в двух зеркаль- но-симметричных формах (лево- и правосторонние). Мало что из- вестно о причинах, по которым в живых организмах на Земле встре- чаются, в основном, левосторон- один из важнейших для жизни Знаете ли вы, что... Ученым удается обнаружить в упавших на нашу планету метеори тах даже следы... сахара! Сахар ** элементов, хотя бы потому, что как составляющая ДНК, участвует в передаче генетической информации. Сахар был найден сравнитель- но недавно и в двух метеоритах, упавших на Землю несколько мил- лиардов лет назад, т. е. примерно тогда, когда на Земле появлялась жизнь. Еще ранее ученые обнаружили в метеоритных остатках сле- ды аминокислот. Восторженные статьи, посвященные этим открытиям, начинаются па- тетически: «Земная жизнь уходит корнями в космос. Причем кор- ни эти — сладкие!!!» ж
Зарождение жизни на Земле 41 ние аминокислоты и правосто- ронние сахара. На «сладком» ме- теорите сахар имеет левосторон- нюю форму... На Земле такого са- хара нет. ПОСЛАНИЯ ДРУГИМ ЦИВИЛИЗАЦИЯМ м Хт_1_ало кому известно, что первое послание внеземным ци- вилизациям было отправлено с территории нынешней Украи- ны. 19 ноября 1962 года при по- мощи самой современной на тот момент аппаратуры и восьми- зеркальной антенны Центр даль- ней космической связи СССР от- правил первое радиопослание в космос. Оно было малоинформа- тивным и состояло из трех слов: МИР, СССР, ЛЕНИН. Это был скорее политический жест «до- гнать и перегнать Америку», чем серьезная попытка заявить о се- бе во Вселенной. Действитель- но, почему это внеземным циви- лизациям должно быть извест- но имя-псевдоним политического деятеля и аббревиатура-назва- ние недолго существующего го- сударства (в 1962 году Союзу Со- ветских Социалистических Ре- спублик исполнилось 40 лет)? Да и вообще, почему инопланетя- не должны говорить по-русски? Обсерватория Более продуманным стало вто- рое радиопослание, отправлен- ное из обсерватории Аресибо на острове Пуэрто-Рико (США) в Карибском море. Огромная не- подвижная антенна, имеющая вид гигантской сетчатой чаши с диаметром 305 м и расположен- ная в кратере древнего вулкана, отправила тщательно подобран- ную специалистами информа- цию о планете Земля, ее место- положении в космосе и нас, зем- лянах. В 1974 г. это послание «направилось» к шаровому скоп-
42 Жизнь звезд, или с чего все началось лению (эллиптической галакти- ке) М13 в созвездии Геркулеса, состоящему из миллионов по- добных Солнцу звезд и, возмож- но, имеющих свои «солнечные системы», подобные нашей. Зна- чит, могут быть и планеты, по- хожие на Землю. Послание со- держит в закодированном виде цифры от 1 до 10, атомные чис- ла некоторых химических эле- ментов, схему ДНК, фигуру че- ловека и адрес нашей плане- ты — вид Солнечной системы из космоса. Скорость радиоволн — ниже скорости света. Так что да- же если послание найдет своего адресата и адресат ответит, Зем- ле придется ждать ответ 48 ты- сяч лет. Трижды в семидесятые годы XX века США отправляли свои космические зонды для изучения Солнечной системы и Вселенной за ее переделами. Это произош- Межпланетная станция ло в 1972,1973 и 1977 годах. Че- тыре дублировавших друг друга зонда « Пионер-10», « Пионер-11», «Вояджер-1» и «Вояджер-2», за- кончив изучение внешних пла- нет преодолели притяжение Солн- ца и покинули Солнечную систе- му. Внутри «Пионеров» заложены небольшие металлические плас- тинки — своеобразные визитные Знаете ли вы, что... I Американская межпланетная автоматическая станция «Пионер-10», впервые изучив в 1972 году пояс астероидов и Юпитер и, достигнув третьей космической скорости, вышла в 1983 году за пределы Сол- нечной системы. «Пионер-11» изучал Сатурн и в 1993 году тоже поки- нул нашу систему. «Вояджер-1» и «Вояджер-2» (в переводе с англий- ского «путешественник») провели исследования с пролетной траек- тории Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и тоже отправились в долгое дальнее путешествие в бесконечном космическом пространстве.
Зарождение жизни на Земле карточки землян с изображени- ем людей, схемой Солнечной си- стемы и траекторией полета ко- смического зонда и нашим «кос- мическим адресом» относительно пульсаров, крупных звездных скоплений и галактик. На «Воя- джерах» создана целая видеобиб- лиотека слайдов с изображения- ми человека, животных, природ- ных ландшафтов. Воссоздано их анатомическое строение, биохи- мическая структура и строение молекулы ДНК. Есть также ау- диозаписи голосов птиц, живот- ных, человеческого шепота, шу- ма ветра и шуршания морского песка во время прибоя, дождя; приветствия на 58 языках мира, классическая и джазовая музы- ка и так далее. Все это, будучи прочитанным, просмотренным, услышанным, могло бы воссоз- дать нашу жизнь, наши ценнос- ти и культуру. Из Евпатории (бывший Центр дальней космической связи СССР, ныне Национальный центр уп- равления и испытания космиче- Радиотелескоп ских средств Украины) были от- правлены два последних посла- ния. Послания 1999 и 2001 го- дов тоже содержат данные по ас- трономии, биологии, космологии. Помимо этих сведений, есть ин- дивидуальные послания пяти- десяти тысяч граждан Земли. В 1999 г отправить свое посла- ние в космос мог каждый жела- Знаете ли вы, что... В 2003 году многие желающие смогут принять участие в междуна- родном проекте и отправить свое персональное небольшое послание в любую точку Вселенной. Однако в отличие от обычной почты, ни- кто не возьмет на себя ответственность за доставку тому или иному ад- ресату. 1 11-а; I,., J..T. < Г Л
Жизнь звезд, или с чего все началось 44 югций, причем за небольшую сум- му — 15 долларов. 150 россиян приняли участие в этом проек- те. Каждый желающий говорил то, что хотел. Дети, старики, мо- лодые люди и люди среднего воз- раста в одной фразе выражали главное для себя. «Моему брату, папе и маме я желаю счастья, Ко- ди, 9 лет, США», «Живитедолго и счастливо, Джад, 68 лет, Вели- кобритания», «Вы не одни, Ва- силий, 29 лет, Россия». В международном научном проекте 2003 года, помимо про- чего, будут использованы и му- зыкальные произведения. Если музыка сближает и соединяет людей разных времен и нацио- нальностей, говорящих на раз- ных языках и диалектах, может быть, она сможет быть путевод- ной нитью, более понятной, чем логические языки. Так же, как и в предыдущих проектах, в этом проекте будут использованы по- слания обыкновенных людей. В 2003 году они отправлятся в разные точки Вселенной, но осо- бый интерес вызывает открытая в 1996 г. планета, по многим па- раметрам напоминающая нашу. Она вращается вокруг звезды с астрономическим номером 47 Uma из созвездия Большой Медведицы. И все-таки есть ли внеземные цивилизации? Почему мы до сих пор не получили ни одного по- слания? Причин может быть не- сколько. Во-первых, никто не знает, на какой частоте «ловить» такое послание. Во-вторых, ес- ли использовать радиоволны, то скорость получения подобного послания затягивается на века, а то и тысячелетия. В-третьих, может быть, послания и были когда-то отправлены, и даже до- стигали нашей планеты, но мы не сумели их распознать. Кто знает, может быть, представи- тели внеземных цивилизаций используют не эфир, а, напри- мер, гравитационные волны, рентгеновские лучи и гамма-из- лучение — те области науки, в которых человечество столкну- лось со множеством загадок и не объясненных до сих пор тайн. Знаете ли вы, что Многие ученые против того, чтобы космические аппараты несли так много информации о планете Земля и ее жителях. Этот материал мо- жет быть использован, считают они, против землян, если попадут в руки какой-либо агрессивной инопланетной цивилизации.
Глава II, МАЛЕНЬКИЕ СЕКРЕТЫ ЖИВЫХ СУЩЕСТВ ИЗ ЧЕГО МЫ СОСТОИМ 1 оворят, жизнь — «это фор- ма существования белковых тел». Другими словами, я, ты, он, она — это все белковые тела. Что это значит? Почему именно белко- вые, а не какие-нибудь другие? Что такое белок? Живое и неживое состоит из одних и тех же химических соеди- нений. Белок — это определен- ным образом упорядоченный на- бор аминокислот. Аминокислоты широко распространены в при- роде. Известно около 80 их видов. Но в состав белков входит только двадцать. Двадцать аминокис- лот, давших жизнь всему живо- му! Это похоже на азбуку, из ко- торой мы складываем слова. Элементарный состав амино- кислот хорошо известен. Он вклю-
46 Маленькие секреты живых существ чает атомы углерода, водорода, кислорода и азота. Среди всех химических эле- ментов углерод был, пожалуй, первым элементом, с которым соприкоснулся человек. Древес- ный уголь — тоже углерод. Рав- но как и графит — карандаш- ный стержень, которым мы пи- шем. Вы, наверное, удивитесь, что самый твердый в мире мине- рал, редкий и очень дорогой, то- же углерод. Давно, в VII веке, двое флорентийских ученых по- пытались сплавить несколько мелких алмазов в один крупный, так как если бы это были метал- лы. Они нагрели их солнечны- ми лучами с помощью увеличи- тельного стекла. Алмазы исчез- ли. Сгорели на воздухе, оставив только углекислый газ (соеди- нение углерода с кислородом). Так стало известно, что алмаз го- рит. Но основная заслуга углеро- да — не драгоценные камни, не Алмаз — самое твердое вещество уголь и нефть, а зарождение жизни... Водород — то вещество, из ко- торого строились звезды, есть и в нас. Легкий, летучий, «термоядер- ный» водород, соединяясь с го- рючим кислородом, образует... Знаете ли вы, что... Клетка состоит из 1,5 млн атомов и 70 с лишним химических эле- ментов. Четыре из них можно назвать жизнеобразующими (углерод, водород, кислород и азот), шесть встречаются в большом количестве и обеспечивают жизнедеятельность организма. Это кальций, фос- фор, сера, натрий, кремний, хлор. В состав клетки входят даже неко- торые редкие элементы таблицы Менделеева. Трудно поверить, что появление их случайно. УШ IF
Зарождение жизни на Земле 47 воду! Воду, которая может за- мерзнуть или превратиться в пар. Воду, из которой на 2/3 со- стоим и мы. Практически все биохимические реакции внут- ри живых клеток протекают в водных растворах. «Азот» в переводе с греческого «нежизненный». Однако это да- леко не так. На долю азота при- ходится около 3% массы челове- ческого тела. Азот входит в со- став белков, нуклеиновых кислот, хлорофилла, гормонов, многих витаминов. Присмотритесь к сло- ву «витамин»! Оно состоит из двух тесно связанных слов — вита — «жизнь» и амин — «содержащий азот». И хотя, как оказалось, не все витамины содержат азот, но слово прочно закрепилось, уко- ренилось, вошло в обиход. Навер- ное, это дань уважения элемен- ту, без которого была бы невоз- можна жизнь. Молекула гемоглобина. Зеленым цветом обозначен атом железа Из чего еще мы состоим? Да так, по мелочи: немного железа; больше 1 кг кальция (фосфаты и карбонаты Са3 (РО4)2 и СаСО3 — ос- новные минеральные вещества костей скелета); фосфор (в кос- тях, мышцах, в мозговой ткани
48 Маленькие секреты живых существ и нервах), калий, магний, медь, сера и др. Железо — один из важнейших элементов жизни. Именно бла- годаря наличию в организме же- леза кровь приобретает красный цвет. Железо также определяет основное свойство крови связы- вать и отдавать кислород. Эту функцию выполняет гемогло- бин. Его недостаток вызывает опасное заболевание — лейке- мию, или белокровие. Соли кальция способствуют свертыванию крови, управляют проницаемостью клеточных мем- бран и нервно-мышечным воз- буждением, активизируют дей- ствие некоторых ферментов. Именно ионы кальция первыми реагируют на изменение электро- магнитного поля и участвуют в тончайшей нейрогормональной регуляции. В теле человека содержится около 4,5 кг фосфора, чаще всего в соединении с кальцием. Боль- шая часть этого количества при- ходится на кости — примерно В состав организма человека входят многие химические элементы, в том числе редкие 4,4 кг, приблизительно 150 г (чуть больше обычной пачки чая) — на мышцы, 12 г содержится в нерв- ной и мозговой ткани. Фосфор принимает непосредственное уча- стие почти во всех жизненно важ- ных реакциях в организме. С фо- сфором связаны явления имму- нитета, процесс развития и роста, Знаете ли вы, что... В известной повести Конан Дойля «Собака Баскервилей» допущена небольшая неточность. Пасть собаки не могла быть намазана фосфо- ром. От этого животное могло бы погибнуть. На воздухе белый фос- фор способен воспламеняться. Всего же существует три вида фосфо- ра: белый, красный и черный.
Зарождение жизни на Земле 49 проницаемость клеток и т.д. Это неудивительно, ведь фосфор вхо- дит в состав ДНК и РНК. Если мы проанализируем хи- мический состав других живых организмов, то сводные данные могут быть оформлены в таблицу. Химические элементы,, вхо дящие в состав клетки живых ор ганизмов: кислород углерод водород азот & 65-75% 15-18% 8-10 % 1,5-3,0% кальций — фосфор — калий — сера — хлор — магний — натрий — железо — 0,04-2,00% 0,20-1,00% 0,15-0,40% 0,15-0,20% 0,05-0,10% 0,02-0,03% 0,02- 0,03% 0,01-0,015% цинк медь фтор ЙОД 0,0003% 0,0002% 0,0001% 0,0001% Первая группа — это элемен- ты, которые необходимы живым существам в первую очередь. Вторая группа в общей слож- ности составляет не более 2% от массы всего организма. Третья группа — микроэле- менты. В живой клетке таких элементов очень мало, однако без них невозможно нормаль- ное функционирование орга- низма. Сахара, углеводы, жиры, гор- моны и ферменты — все, что ни есть в организме, как бы слож- но оно не называлось, — все это соединения упомянутых исход- ных элементов. Даже трудно вы- Знаете ли вы, что... Белки очень многообразны. В молекулах белков сотни, тысячи ос- татков аминокислот соединены друг с другом особыми (пептидны- ми) связями в длинные цепи. Если взять 12 (из 20) используемых аминокислот и образовать при различной их последовательности, например, 288 пептидных связей в молекуле, то они могут дать 10300 различных белков. Если бы наша планета состояла только из этих веществ, и каждое из них было представлено только одной мо- лекулой, то масса Земли достигла бы 10277 т. В действительности же ее масса равна 6 • 1021 т, для сравнения: масса Солнца 2 • 1027 т. По- нятно, что в природе существует лишь малая часть теоретически воз- можного числа белков.
50 Маленькие секреты живых существ Модель молекулы ДНК говариваемая дезоксирибонук- леиновая кислота состоит из уг- лерода, водорода (сахара), фос- форной кислоты и азотного ос- нования. Хочется подчеркнуть разли- чие в назначении углеводов, жи- ров и белков как компонентов пищи. Жиры и углеводы важны как источники энергии для ор- ганизма, белки же — его основ- ной строительный материал. Уг- леводы и жиры откладываются про запас. Белки — нет. Они по- ступают во все клетки организма, где претерпевают соответствую- щие превращения. ДНК, РНК И НАСЛЕДСТВЕННАЯ ИНФОРМАЦИЯ летка — это основная на- именьшая единица строения и развития всех живых организ- мов от простейших до человека. Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по своему строению, хи- мическому составу, основным проявлениям жизнедеятельно- сти и обмену веществ. В основе многообразия живо- го мира лежат два фактора: на- Знаете ли вы, что... Каждое клеточное ядро содержит закодированную базу данных, пре- восходящую по информационному содержанию Большую Советскую Энциклопедию. И эта информация относится к одной клетке, а не к состоящему из клеток организму.
Зарождение жизни на Земле 51 следственность и изменчивость. Каждое живое существо вырас- тает из одной-единственной клет- ки. Но взрослый человек, жи- вотное состоят из множества кле- ток. Откуда появились все остальные клетки? Почему у бе- гемота не родится цыпленок, а кошка не родит маленького сло- ненка? Почему в мире все так упорядоченно? На эти и другие «почему» можно ответить про- сто: в мире всем заправляет де- зоксирибонуклеиновая кисло- та — ДНК. Именно ДНК хранит всю жиз- ненно важную информацию. Именно она шаг за шагом повто- ряется в каждой новой клетке. Маленькая, дважды скрученная спиралью, чтобы занимать еще меньше места, каждым своим ми- кроскопическим участком (ге- ном) она задает программу раз- вития всего организма в целом. Есть ген, отвечающий за рост во- лос; ген, «выращивающий» ко- стную ткань; ген, «заведующий» нервной системой и т.д. В первой клетке-протоорганизме все спо- собности тоже присутствовали, но в свернутом виде. Клетка де- лала все сама. По мере роста орга- низма число клеток росло, и начи- налась их специализация: мы едим ртом, дышим носом, слы- шим ушами, видим глазами и т.д. Строение клетки: 1 — ядро, 2 — двойная спираль молекулы ДНК, 3 — информационные РНК, 4 — ми- тохондрия, 5 —АТФ, 6 —рибосомы, 7 — транспортные РНК, 8 — аминокислоты, 9 —мембрана. ДНК состоит из двух спираль- но закрученных нитей. При де- лении клетки нити раскручива- ются и расходятся, каждая ни- точка формирует себе подобную. Образуются две одинаковые био- спирали. Из одной клетки полу- чается две и т.д. Генетический код — это особый химический язык, на котором в молекулах ДНК (на упомянутых выше «ни- тях») записана наследственная информация.
52 Маленькие секреты живых существ Молекулы РНК (рибонукле- иновой кислоты) отличаются от молекулы ДНК тем, что они со- стоят из меньшего числа звень- ев. В ДНК содержатся остатки сахара дезоксирибозы, а в РНК — остатки другого сахара — рибо- зы. Отсюда и названия. Хотя ДНК хранит, воспроиз- водит и передает генетическую информацию, но напрямую в син- тезе белков не участвует. Это при- вилегия РНК. Сейчас мы понимаем, что син- тез белков происходит строго в соответствии с программой, за- ложенной в ДНК. Но ДНК не мо- жет «работать» без ферментов, то есть без белков. Круг замкнул- ся: для того, чтобы синтезиро- вать белки, нужны... белки! Что появилось раньше? Теперь загад- ка происхождения жизни напо- минает классический вопрос: что было раньше — курица или яйцо? Представьте себе компьютер, который из множества мелких Рыбка-зебра, способная «выращивать» себе сердце деталей может собрать автомо- биль. Но для того чтобы это слу- чилось, кто-то должен был де- лать детали, готовить материал. Кроме того, должна была быть задана программа, которой бы следовал компьютер. То же самое и в строительст- ве дома: нужны кем-то сделан- ные кирпичи, план постройки и кто-то, кто осуществил бы стро- ительство. Белки — это те самые кирпичики. ДНК — прораб, ру- ководитель стройки. РНК — ра- бочие, выполняющие заказ. Им сказали, из чего и как делать Знаете ли вы, что... Многие аквариумисты — любители тропических рыбок — знакомы с ярко раскрашенной рыбкой-зеброй. Но ученых она заинтересова- ла не своей яркой окраской, а способностью восстанавливать мышеч- ную ткань сердца. В одном из экспериментов рыбе удалили 20% сер- дечной мышечной ткани. Через неделю ткани сердца восстанови- лись и рыбка вернулась к активному образу жизни. Пока это единственный подобный случай в мире животных.
Зарождение жизни на Земле 53 кирпичики — они делали. И да- же отвезли куда надо. Для такой масштабной работы нужна энер- гия, нужны электростанции. Ми- тохондрии — это «электростан- ции» клетки. Совсем недавно биологи от- крыли еще одно удивительное свойство клеток. Они способны не только изменять свой энерге- тический обмен, обмен веществ и строение, — это реакция на внешний раздражитель. Клет- ки способны самоизлечиваться, если вдруг повреждается их энер- гетический аппарат. Это обус- ловлено большой внутренней сложностью клетки и четкой ор- ганизацией. Весь процесс репликации, осу- ществляемый разными белками- ферментами, очень согласован, поэтому часто употребляют тер- мин «работа репликационной ма- шины». Репликация (создание себе подобной структуры) идет с высокой точностью. Хотя ДНК млекопитающего состоит из 3 млрд, пар нуклеотидов, а в про- цессе воспроизведения допуска- ется не более 3 ошибок. Белки синтезируются с большой скоро- стью — от 50 до 500 нуклеотидов в секунду, потому в клетке суще- ствуют специальные контроли- рующие и корректирующие ме- ханизмы (ДНК-полимеразы), ко- торые дважды проверяют соот- ветствие нуклеотидов исходной матрице. Такой точностью не мо- жет похвастаться ни одно изоб- ретение человека! И то, что клетка оставалась без изменений столь долго, оп- ределяется, без сомнения, взаи- мосвязанностью ее компонентов и сложностью. Это сложность то- го же порядка, что и в инженер- ных разработках высшего уров- ня, когда многие тщательно ото- бранные компоненты настолько тесно взаимосвязаны, что ни один из них не может быть изменен. Такая «умная машина» могла быть лишь продуктом эволюции. Загадочный микромир! Как он возник? Что было раньше: белки, ДНК или что-то другое? Когда это произошло? Сложные и интересные вопросы. СИММЕТРИЧНОЕ РАЗВИТИЕ Жизнь, каковой она пред- стает перед нами, является функцией асимметрии Вселен- ной и следствием этого факта. Луи Пастер 1^огда мы рассказывали о «сахарном метеорите», то упо- минали об отличии обнаружен-
54 Маленькие секреты живых существ Птицы правша и левша ных на нем молекул сахара от обычных, широко распростра- ненных на земле. С одной сторо- ны, налицо внешнее сходство. Но при ближайшем рассмотре- нии удивляет одна деталь. Эти молекулы являются зеркальным отражением молекул. Остановимся на этом немного подробнее. Живой природе свой- ственна двусторонняя внешняя симметрия. Посмотрите на ба- бочку, на лист растения, на че- ловека. Однако, если мы учтем внутреннее строение организма большинства живых существ, то легко заметим преобладающую асимметрию. Существуют расте- ния-правши (ячмень, нарцисс, рогоз). Встречаются и левши, на- пример, фасоль. Птицы-левши складывают крылья так, что свер- ху оказывается левое крыло. Правши же положат сначала пра- вое крыло, а сверху — левое. Рус- ский человек всегда любил голу- бей. В просторечьи существуют слова: «правухи» и «левухи». Так в старину называли правшей и левшей в голубином мире. Левосторонним можно назвать форму движения большинства простейших. А что же человек? На 97% правшей в среднем, приходится 3% левшей. Между ними встре- чается даже небольшое отличие на физиологическом уровне. В головном мозге человека су- ществуют специальные речевые центры (центр Вернике и Бро- ка). У правшей эти центры рас- положены слева, у левшей — на- оборот. Вот почему нельзя на- сильно переучивать левшей. Следствием такого «исправле- ния недостатка» может быть, на- Знаете ли вы, что... У человека сердце с левой стороны, печень и желчный пузырь — справа. Но примерно на каждые 10 тысяч человек встречаются лю- ди, у которых все внутренние органы или часть их расположены зер- кально, бывают люди с правым расположением сердца.
Зарождение жизни на Земле 55 пример, заикание или наруше- ние связности речи. Левое полу- шарие мозга управляет правой стороной тела, правое — левой. Как правило, у человека правая сторона тела развита лучше: пра- вая рука чуть крупнее, чем ле- вая, и сильнее, то же можно ска- зать и о ногах. Обычно левое по- лушарие, ответственное за правую сторону, тоже развито лучше. Преобладание тех или иных форм (левосторонних или пра- восторонних) не всегда легко объ- яснить. Непонятно, почему ис- копаемые раковины моллюска с замысловатым латинским име- нем фузус антиквуус всегда име- ют L-форму, тогда как современ- ные левосторонние формы не об- наружены. Сейчас моллюски этого вида всегда имеют только правостороннюю форму. Даже среди лекарственных препаратов встречаются свои левши и правши Иногда подобные изменения могут быть вызваны вмешатель- ством человека. Но никаким вме- шательством нельзя объяснить асимметрию на молекулярном уровне. В метеорите — посланнике космоса — были обнаружены левосторонние молекулы саха-
56 Маленькие секреты живых существ ра (левый изомер сахара). Та- кие молекулы не встречаются ни у одного ныне живущего ор- ганизма. Знаменитый французский ученый Луи Пастер обнаружил, что живые организмы не обла- дают зеркальной симметрией: в них преобладают либо правые (D — Dextro), либо левые (L — Levo) молекулы-изомеры. Бел- ки построены исключительно из L-аминокислот. В нуклеиновых кислотах присутствует только правый изомер сахара и поэто- му, как правило, ДНК И РНК об- разуют правую спираль. В этом принципиальное отличие. Можно сделать вывод о том, что если жизнь и была занесена из космоса, то лишь однажды. И все многообразие живых су- ществ развилось на одной и той же молекулярной основе. ЧТО НАМ НУЖНО ДЛЯ жизни? Jt^ce в этом мире тянется к свету. Зеленый росток пробива- ется сквозь землю. Молодой не- смышленый подсолнух повора- чивает на рассвете голову на вос- ток — туда, где взойдет солнце. Солнце — это наша жизнь. Во- да и Солнце. Вода — наиболее часто встре- чающееся соединение во Вселен- ной. Но только на поверхности Земли вода образовала океаны и моря, озера и реки. Вода сдела- ла нашу планету голубой, помог- ла вырасти растениям и живот- ным. Мы более чем наполовину состоим из воды (в протоплазме клеток ее содержится до 70%). Поэтому не приходится удивлять- ся, что ни один организм не -57 °C, в центральных райо- Знаете ли вы, что... Средняя температура земного климата — +15 °C. Максимальная тем- пература суши — +58 °C (в тропических пустынях Африки и Север- ной Америки). Средняя температура океана — +10 °C. Средняя температура в Антарктиде нах Антарктиды она опускается почти до -90 °C. Температура тела рыб — +29—35 °C, млекопитающих и птиц — +36-45 °C. Вода кипит при атмосферном давлении на отметке +100 °C. Споры папоротников и грибов сохраняются при температуре -250 °C. Семена высших растений могут взойти и после охлаждения до -270 °C.
Зарождение жизни на Земле живет при температуре выше 100 °C. При температуре 200-300 С разрушаются молекулы, несу- щие генетическую информацию. Крупные молекулы белков еще более чувствительны к нагрева- нию и разрушаются раньше. Вспомните обычное куриное яй- цо, сваренное всмятку. Однако есть исключение из этого правила. В 80-х годах XX века ученые удивились, най- дя бактерии в горячих источни- ках. В кипящей воде бактерии- «экстремалы» чувствовали себя очень неплохо. Если же темпера- тура падала, они переставали рас- ти и размножаться. Предполага- ют, что такая «жаростойкость» бактерий вызвана мутациями на генном уровне. Пока это единст- Помимо изученных солнечных излучений существует особый вид излучения, получивший название Т фактора венный пример существования живых организмов при столь вы- соких температурах. Помимо определенных тем- пературы и давления для жиз- Знаете ли вы, что... Ученые различных стран сходятся во мнении, что помимо изучен- ных излучений, есть еще одно — малоизученное, но оказывающее огромное влияние на живые организмы. Именно оно заставляет ми- грировать непонятно от чего обезумевших животных. Ранее счита- лось, что животные мигрируют в поисках пищи. Однако зачем же тогда покидать богатые едой пастбища и словно по команде срывать- ся с места — чтобы погибнуть от голода в какой-либо пустыне! От го- лода ли выбрасываются на берег огромные киты? Скорее всего, в по- добных случаях виноват особый вид солнечного излучения, которое даже удалось наблюдать в серии многолетних экспериментов. А.Л. Чи- жевский — человек, посвятивший всю жизнь изучению влияния Солнца на Землю, назвал это явление Z-излучением. Среди других известных наименований «икс»-излучение, Т- и Н-факторы.
58 Маленькие секреты живых существ Испытание ядерного оружия по- вреждает озоновый слой планеты. Большие дозы радиации ведут к гибели многих живых существ ни необходимо, чтобы у плане- ты была «шуба» — атмосфера. Атмосфера нужна, чтобы удер- живать тепло и не дать Земле ос- тыть ночью до -120 С, что про- исходит с лишенной «шубы» Лу- ной. Чтобы защищать планету от радиационного и ультрафио- летового излучения в ней дол- жен быть озон. И, конечно, атмосфера нуж- на нам для дыхания. Поэтому в ней должен быть кислород. Другими словами, для жизни нам нужна именно наша атмо- сфера. Никакая другая планета Солнечной системы такой атмо- сферы не имеет, и неизвестно, сможет ли человек в будущем изменить положение вещей и сделать обитаемыми, например, Марс или Венеру. Зато может уничтожить — совсем или час- тично — жизнь на Земле. Испытывая атомные бомбы и другое новейшее оружие, мы по- вреждаем озоновый слой и от- крываем доступ космической ра- диации. Под действием большой дозы радиации клетки живых орга- низмов мутируют, у облученных особей появляются ненормаль- ные признаки. При облучении в 200-1000 рад погибают животные, при 1000-100 000 -- насекомые, 1500-150 000 — растения. Мик- роорганизмы способны выжить при заражении до 1 000 000 рад. Хорошо еще, что радиацион- ный фон планеты не меняется так быстро... ЗАГАДКИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ 1-Lростой, казалось бы, во- прос: может ли организм суще- ствовать без земного магнитно- го поля? Можно считать доказанным, что птицы при дальних переле-
Зарождение жизни на Земле 59 тах ориентируются на магнит- ное поле Земли. Почтовые голу- би вернутся домой при сплош- ной облачности, ливнях и непо- годе. Молодая птица, впервые отправляющаяся в путь, между тем четко знает свой маршрут. Почтового голубя увезли под нар- козом (чтобы не мог запомнить путь), во вращающейся клетке и в полной темноте за тридевять земель от своего дома. В таких условиях человек полностью те- ряет ориентацию. Но птица вер- нулась в дом. Сбить птиц с их маршрута могут только высоко- вольтные линии электропереда- чи и крупные источники электро- магнитного поля. Кроме магнитного поля Зем- ли у птиц есть еще один ориен- тир. Это звезды. Даже в плане- тарии с искусственными «звез- дами » стая старалась проложить себе маршрут в соответствии с обычными маршрутами следо- вания, но быстро понимала, что сейчас звезды ее обманывают, и Наша планета из космоса уже ориентировалась по магнит- ному полю Земли. Магнитное поле оказывает сильное влияние на рыб, насе- комых (например, саранчу) и многих млекопитающих. Магнитная оболочка нашей планеты — магнитосфера — все время меняется в неопасных для жизни пределах. Эти изменения связаны с потоком заряженных частиц, приходящих от Солнца каждый день. Под их действи- Знаете ли вы, что... Магнитное поле Земли иногда изменяется очень сильно: северный и южный магнитные полюса меняются местами. Это явление называ- ют инверсией. Во время смены магнитных полюсов планета стано- вится беззащитной. Интенсивные потоки космической радиации до- стигают поверхности Земли и могут видоизменить флору и фауну.
60 Маленькие секреты живых существ ем меняются размеры магнито- сферы и ее форма. Магнитное поле Земли иногда изменяется очень сильно: север- ный и южный магнитные полю- са меняются местами. Это явле- ние называют инверсией. На ос- новании последних исследований ученые пришли к выводу, что маг- нитное поле Земли меняется в среднем один раз в 200 тысяч лет. Внутри этих продолжительных периодов выделяют кратковре- менные инверсии продолжитель- ностью 10-12 тысяч лет. Во время смены магнитных полюсов планета становится без- защитной. Интенсивные потоки космической радиации беспре- пятственно достигают поверхно- сти Земли и могут видоизменить флору и фауну планеты. Судите сами. Если уменьшить напряженность поля в тысячу раз, многие растения и живот- ные неплохо себя чувствуют, огур- цы, к примеру, растут даже бы- стрее. Но если магнитное поле уменьшать дальше и на более про- должительный срок, то вредное воздействие становится очевид- ным: у растений утолщаются стенки клеток, у животных — толщина кожного покрова. Клет- ки делятся хаотично и неупоря- доченно, могут появиться гигант- ведь от внешних условий зависела их жизнь. Ни Знаете ли вы, что... Древний человек, а особенно кочевники, отличались цепкой наблю дательностью год, ни два наблюдали они за природой, а целые столетия, И заме- тили 12-годичную периодичность в рождении и росте численности животных. В какой-то год было особенно много мышей. В другой — слишком много зайцев, и т.д. каждые двенадцать лет. Такая перио- дичность существует и сейчас, просто человек на такие «мелочи» уже не обращает внимания. Но ученые задали вопрос: чем может быть обусловлен рост численности животных? Двенадцатигодичный цикл напрямую связан с активностью нашей звезды — Солнца. Солнечное излучение слегка изменяет магнитное поле Земли, оно, в свою очередь, влияет на определенных животных, на численность потомства и на то, кого среди родившихся будет боль- ше — самцов или самок. Вот и получается мышиный год — береги посевы, заячий — береги деревья, тигриный — береги себя. Закономерность существует. Но ныне солнечный цикл приближает- ся к 11 годам, поэтому есть расхождения с древним гороскопом. в sig г ‘ ’
Зарождение жизни на Земле ские клетки, у мышей начина- ется облысение. Вообще, чем сложнее устроен живой организм, тем активнее он реагирует на из- менение магнитного поля. Та- ким образом магнитомеханиче- ская реакция переходит в физи- ологическую. А ведь в истории Земли магнитное поле неодно- кратно менялось! Одноклеточ- ные организмы, простейшие, водоросли менее других организ- мов подвержены этому воздей- ствию. Так выглядят породы, богатые кремнием КРЕМНИЕВАЯ ЖИЗНЬ И создал Господь Бог чело- века из праха земного, и вдунул в лице его дыхание жизни, и стал человек душею живою. Бытие, Гл. 2, ст. 7. 1^ремний — русское назва- ние химического элемента с атом- ным номером 14 произошло от греческого «утес». И не зря. Это наиболее распространенный (вто- рой после кислорода) элемент на Земле. Его соединения — сили- каты и алюмосиликаты — со- ставляют около 75% земной ко- ры (литосферы). Это кремнезем, различные глины, песок, кварц, горный хрусталь, слюда и т.д. и т.п. Многие драгоценные, полу- драгоценные и поделочные кам- ни по своей сути — оксиды крем- ния, идет ли речь об изумруде, топазе, гранате, хризолите или турмалине. Кремний входит в состав газопылевых туманнос- тей, комет. Именно на кремни- евые сердцевины в безбрежном космическом пространстве на- липает лед и некоторые органи- ческие микрочастицы. Сейчас кремний используют очень широко и в промышлен- ности, и в быту. Керамические чашки, фаянс, фарфор, стекло — вполне обыденные и реальные вещи. Кремний входит в состав бетона, цемента, кирпича. Без него не обойтись при строитель- стве дома. Он «работает» в радио- приемниках, фотоэлементах. Кремниевые фотоэлементы мо- гут превратить в электроэнергию
62 Маленькие секреты живых существ до 15% воспринятой ими солнеч- ной энергии. Поэтому его исполь- зуют в солнечных батареях да- же на космических кораблях. На сталь, содержащую 15% крем- ния не действует ни одна кисло- та, кроме соляной, а если содер- жание кремния повысить до 50%, то не действует и она. Силикаты и кремнеземы — так называют соли кремниевых кис- лот — могут быть кристаллически- ми (например, кварц), скрытокри- сталлическими (агат, оникс, хал- цедон), но есть и аморфные (опал). Кремнезема и силикатов так мно- го в земной коре, что она по сути со- стоит из связанных между собой атомов кремния и кислорода с включенными в эту гигантскую сетку атомами металлов и других химических элементов. Силикаты, как правило, не- растворимы, при нормальных температурах пассивны и имеют очень высокую температуру плав- ления. Когда ученые расшифро- вали структуру кристаллических силикатов, то были удивлены. Что же они установили? Отсут- Знаете ли вы, что Многие древние мифы расска- зывают о том, как боги создали первого человека из глины или « праха земного ». ствие молекул. В кристалличес- кой решетке все атомы оказались связанными таким образом, что кристалл представляет собой цель- ную неделимую «молекулу». Рань- ше казалось, что силикатные структуры очень жесткие. Но дальнейшее их изучение опро- вергло такой вывод. Оказалось, что эти конструкции очень плас- тичны и способны «приспосабли- ваться» к узору, заданному круп- ными положительно заряженны- ми ионами кальция (см. подробнее в главе «Живые глины»). Интересны достижения совре- менной химии в создании крем- нийорганических соединений. (Хочется обратить внимание на разницу словосочетаний «орга- нические соединения кремния» и « кремнийорганические соеди- нения». Например, Si(OC2H5)4 от- носится к первой группе, а Si(C2H5)4 -- ко второй. В первом случае кремний связан с углеро- дом через кислород, во втором — непосредственно). Кремнийорганические полиме- ры могут существовать в различ- ных состояниях, быть вязкими жидкостями, эластичными твер- дыми веществами и даже эфи- рами. Некоторые из них служат основой для разработки спосо- бов получения высокомолеку- лярных соединений.
Зарождение жизни на Земле 63 Кремнийорганические соеди- нения широко используются и в медицине (достаточно вспом- нить силикон). Но сейчас хочется поговорить совсем о другом. О легендах, бы- тующих у разных народов, о ка- менных людях, каменных цвет- ках, огненных саламандрах — обо всем том, что дошло до нас в форме мифов и что невозможно объяснить. Сколько легенд и ска- зов можно услышать на Урале! Сколько можно прочитать в древ- них пергаментах и старых фо- лиантах! Как относиться к сло- вам, что первых людей боги сде- лали из глины? Вымысел ли это, или в подобных предположени- ях есть доля правды? Ведь вхо- дит же кремний в состав расти- тельных и животных организ- мов (диатомовые водоросли, хвощ, кремниевые губки, радиолярии), неся «ответственность» за обра- зование твердых скелетных тка- ней, то есть, выполняя функцию кальция. Например, диатомо- вые водоросли покрыты снару- жи панцирем из кремнезема (ок- Знаете ли вы, что Е! Кремний в некоторых расти- тельных и живых организмах ай дые скелетные ткани &3: На рисунке скелеты микроскопи- ческих организмов выглядят по- добно гигантским архитектур- ным сооружениям где-нибудь на Марсе. Трудно поверить, что это вполне земные существа, широко распространенные и неплохо изу- ченные, только изображенные с большим увеличением. Геологи на- зывают подобные организмы поро- дообразующими: отлагаясь в земле, они формируют массивные толщи кремнистых горных пород. сида кремния). Такой панцирь состоит из двух половинок, на- детых одна на другую и напоми- нающих коробочку с крышкой. Это растение — составная часть планктона любого моря. Когда горные породы, сло- женные кремнеземовыми рако- винками радиолярий, попада- ют в толщу воды, то под дейст- вием высоких температур и давления образуются прекрас- ные разноцветные камни со сложным рисунком. Отдельные
64 Маленькие секреты живых существ раковины радиолярий-лучеви- ков очень красивы. Среди них вы найдете тончайшие иглы, сплетенные в ажурные корзин- ки, шары и колокола. Но уви- деть эту красоту можно лишь с помощью электронного микро- скопа. В Периодической системе кремний стоит строго под угле- родом, входя в ту же самую груп- пу и обладая похожими свойст- вами. Хорошо известно, что крем- ний, так же как и углерод четырехвалентен, изредка про- являя степень окисления +2. Че- тырехвалентность углерода — свойство, позволяющее атомам углерода образовывать химиче- ски устойчивые связи между со- бой. Эта уникальная особенность позволяет создавать сложней- шие молекулы, содержащие сот- ни и сотни атомов, и организо- вывать их в сложные структу- ры, венцом которых являются, по-видимому, нуклеиновые кис- лоты, передающие наследствен- ную информацию. А что же кремний? Он ведь то- же четырехвалентен! У него то- же есть те же, что и у углерода, свойства симметрии, однако мы никогда не слышали и не видели кремниевых организмов, если не считать упомянутые выше микро- организмы. Но и они не могут быть названы кремниевыми, ибо кремниевые у них по сути толь- ко панцири или их подобие. Са- ми же эти организмы ничем не отличаются от обыкновенных ор- ганических, строящихся на хи- мии углерода. Кремний не так активен, как углерод. Он в значительной сте- пени « вещь в себе ». Но всегда ли он так пассивен? Оказывается, нет! При комнатной температу- ре он взаимодействует только с фтором, при температуре вы- ше 450 С — с кислородом, а при 1000 С и выше кремний «про- буждается » и становится таким же активным, как и углерод. При температуре 1417 С крем- ний плавится, образуя стекло- видную массу. Кремний раство- ряется в смеси фтористоводород- ной и азотной кислоты, с водо- родом непосредственно не реаги- рует и в воде не растворяется. Та «муть», которая возникает, ког- да глину разбавляешь водой, на- зывается коллоидным раствором. Если поместить этот состав под
Зарождение жизни на Земле микроскоп, легко увидеть мел- кие, оставшиеся нерастворенны- ми частички. Другими словами, если и возможно какое-либо су- ществование кремниевых «ами- нокислот» , то на другой основе... Это существенно осложняет дело. Ведь вода служит не толь- ко растворителем, но и актив- ным участником биохимичес- ких реакций. Элементы, состав- ляющие воду, «встраиваются» в вещества живых организмов. Химическая же структура жи- вого вещества, основанного на другом растворителе, как и вся биологическая среда, обязатель- но должна быть иной. Не хотелось бы останавливать- ся на столь пессимистической но- те, тем более что правды ради на- до отметить следующий факт: хо- тя кремний и не взаимодействует напрямую с водородом, такие со- единения возникают в результа- те разложения соединений крем- ния с металлами под действием Знаете ли вы, что В качестве растворителя, кото- рый могли бы использовать жи- вые существа на других плане- тах, называют аммиак. Другие кандидаты на эту роль — фто- ристоводородная кислота и ци- анистый водород. ж I» Может ли существовать плане- та, на которой бы моря и океаны состояли не из воды, а из какого либо другого вещества? кислот, и называются силенами (Sin Н2п) и силанами (Sin Н2п+2). Первые — это аналоги непредель- ных углеводородов,и очень ма- ло изучены, вторые — предель- ных. Углеводороды — первая сту- пень в зарождении жизни на углеродной основе, но являются ли силены и силаны предвестни- ками кремниевой жизни — очень трудно сказать. Скептиков в этом вопросе гораздо больше, чем оп- тимистов...
66 Маленькие секреты живых существ Магическая статуэтка божества, выполненная из глины В качестве растворителя, ко- торый могли бы использовать живые существа на других пла- нетах, называют аммиак. Он, как и вода, образует водородные связи и обладает рядом других полезных свойств.Другие кан- дидаты на эту роль — фтористо- водородная кислота и цианис- тый водород. Цианистый водо- род, или синильная кислота, — важное, хотя и временное, про- межуточное звено в предбиологи- ческом синтезе органических ве- ществ. Но он очень неустойчив с точки зрения термодинамики. Фтор же — вообще редкое соеди- нение во Вселенной. Поэтому до- статочно сложно представить фтористоводородный океан, ко- торый был бы необходим для та- кой формы жизни. Аммиак состоит из распрост- раненных химических элемен- тов — азота и водорода. Он ме- нее устойчив, если сравнивать его с водой. При земном атмо- сферном давлении он остается в жидком состоянии в диапазоне -78—33 °C. В таких условиях во- да уже не может быть раство- рителем. Казалось бы, аммиак может выполнить эту роль. Одна- ко он разрушается под воздейст- вием ультрафиолетового излу- чения Солнца гораздо быстрее, чем вода. Когда разрушается во- да, выделяется кислород и озон, которые защищают планету от вредного излучения. Когда же разрушается аммиак, ничего по- добного не происходит и гипоте- тическая планета осталась бы незащищенной. Есть еще одна сложность. Как показывают ис- следования, для деятельности клеточных мембран в таком слу-
Зарождение жизни на Земле 67 чае понадобились бы весьма ред- кие элементы рубидий и цезий. Таково мнение ученых. Но эн- тузиасты продолжают настаи- вать на вероятности кремниевой жизни где-то в глубинах Земли —- там, где температура не бывает ниже+1000 °C. «Естественно предположить, что начинает раз- виваться кремниевая жизнь, ко- торая постепенно переходит во- внутрь планеты по мере остыва- ния ее поверхности и образования коры», — говорят они. И про- должают: «Что же касается яще- рок и огненных саламандр из уральских легенд, то, видимо, процессы горообразования, вул- канические извержения магмы захватывают какие-то кремний- органические образования с вну- тренней поверхности коры и, ло- мая их по пути, выносят на по- верхность в виде драгоценных и полудрагоценных камней. Край- не редко небольшим организмам типа ящерки удается, видимо, пройти через такие катаклизмы, не разрушившись. О таких слу- чаях рассказывают легенды ». На данном этапе развития на- уки нельзя с полной увереннос- тью говорить о невозможности существования формы жизни построенной не на химии угле- рода, а на основе, к примеру, кремния. Если нам что-то непо- нятно, это не значит, что этого не может быть. В данной связи хотелось бы вспомнить одну из легенд, но уже не прошлого, а настоящего вре- мени. Самому обычному молодому человеку отец, умирая, передал как самую большую драгоцен- ность выточенную из сердолика небольшую ящерку, которую на- шел где-то в горах Средней Азии. Слова отца, будто бы ящерка «жи- вая» сын не воспринял всерьез. «Преувеличение!» — подумал он. Так продолжалось до тех пор, пока однажды, рассматривая фо- тографии в старом семейном аль- боме, молодой человек не за- метил маленькую « неточность ». С пожелтевшей фотографии улы- бался отец, а в руках у него бы- ла ящерка. Сомнения не было — Знаете ли вы, что... Бытующие на Урале легенды об огненных саламандрах, каменных цветках и живых таинственных ящерках, некоторые исследовате- ли склонны считать доказательством существования кремниевой жизни в глубине Земли.
68 Маленькие секреты живых существ Может ли керамическая стату- этка превратиться в настоящую ящерицу? это та же самая ящерка, только смотрела... в другую сторону! Да и положение лапок было иным. Сразу вспомнились рассказы от- ца и его слова «она мне жизнь спасла». Значит, правда, что ска- зал перед смертью отец! Значит и вправду ящерка живая! Пораженный своим открыти- ем, молодой человек начал соби- рать информацию о сердолике и других кремниевых породах. Ка- кого же было его удивление, ког- да он пришел к выводу о хими- ческом сходстве кремния с угле- родом. Правдами и неправдами он нашел высокотемпературную тигельную печь. На тот момент молодой человек уже сам стал папой. Все разговоры о чудесных свойствах кремния, о маленькой живой ящерке происходили в присутствии его двенадцатилет- ней дочери. И надо же было та- кому случиться! Отец включил тигельную печь, аккуратно по- ложил в нее ящерку и ушел на работу. Девочка же вернулась из школы и не смогла удержать- ся — приоткрыла дверцу посмо- треть, ожила ли ящерка? И хо- тя открыла она ее лишь чуть- чуть, ящерка выскочила и побе- жала по полу. Пол под ней за- дымился. Испугавшись, девоч- ка схватила со стола графин с во- дой и выплеснула на пол. Капли воды попали на ящерку. С не- большим взрывом она исчезла... Вот и вся легенда. Может быть, это просто красивая и грустная сказка, а может... Пусть чита- тель сам решит, как относиться к этой истории... ЖИВОЕ И НЕЖИВОЕ: «КТО» ИЛИ «ЧТО»? -1^ книге с названием, «За- рождение жизни на Земле» мы, конечно, будем рассматривать гипотезы происхождения жиз- ни, а значит, часто будем упо-
Зарождение жизни на Земле 69 треблять слова «живая» и «не- живая» природа. Человек, птица, звери — жи- вые. А дерево? По правилам рус- ского языка дерево, растение — не- одушевленные предметы. С точ- ки зрения биологии, и то и дру- гое — живые организмы. Даже микроскопические бактерии — тоже живые. Пока все понятно. Но вот мы подошли к вопросу о вирусах. «Кто» или «что» это? Как правильно задать вопрос? Мы на собственном опыте зна- ем, как легко заразиться грип- пом. В транспорте ехал заболев- ший человек. Чихнул, и изо рта, как из пульверизатора, во все стороны разлетелись возбудите- ли болезни. Мы вдохнули воз- дух, и вместе с ним к нам в ор- ганизм попали вирусы гриппа. Через 2-3 дня повышается тем- пература, начинается насморк, оз- ноб, ломота в суставах... Что же такое вирусы? Некото- рые ученые считают, что виру- сы — своеобразные вещества с невиданной активностью и ря- дом нестандартных свойств. Боль- шинство же сходится во мнении, что вирусы — переходная сту- пень между неживой и живой материей, «мостик», связываю- щий в единое целое мир организ- мов с безжизненным органиче- ским веществом. У вирусов нет клеточного строения, нет мито- хондрий. Они не имеют внутрен- них «электростанций», которые вырабатывали бы энергию. В них невозможен синтез белков. У них нет обязательного для всех живых организмов обмена веществ и энергии. Но зато они способны к размножению. До попадания в живую клетку вирусы мертвы. Они не прояв- ляют никаких свойств живого. Даже способность к размноже- нию вирусы приобретают, лишь проникнув в живую клетку. Ви- русы живут в клетках как рас- тений, так и животных. Хотя вирусы во многом отли- чаются от живых организмов, Знаете ли вы, что... Вирусы очень устойчивы. Они переносят высушивание и низкие тем- пературы. Хотя большинство из них погибает при температуре 50-60'С, но некоторые выдерживают температуру, превышающую 90 С. На многие вирусы не действует спирт. Однако под действием ультрафи- олета подавляющее большинство вирусов погибает. Поэтому боль- ничные палаты часто обрабатывают ультрафиолетовыми лампами. и ж -л* и й &
70 Маленькие секреты живых существ они тоже имеют ДНК или РНК (одну из двух) и даже белки. На- иболее простые из вирусов пред- ставляют собой нуклеиновую кислоту, заключенную в белко- вую оболочку. Вирус прикрепляется к клет- ке и проникает внутрь. Здесь его белковая оболочка в считанные секунды разрушается. Остается только нуклеиновая кислота (ДНК или РНК). С этого момен- та начинается очень опасная для клетки-хозяина трансформация. Вирусная нуклеиновая кислота, как и всякая нуклеиновая кис- лота, содержит наследственную информацию. Она включается в обмен веществ клетки и направ- ляет всю ее деятельность на про- изводство не своей, а вирусной нуклеиновой кислоты и вирус- ного белка. Размножившись та- ким образом, вновь образован- ные вирусы выходят из клетки, чтобы заразить соседние. Пара- зитизм вирусов тем и опасен, что происходит на генетическом уров- не. Так что лучше не болеть! Клетки здорового организма с хорошим иммунитетом способ- ны противостоять и на ранних стадиях развития болезни само- стоятельно справиться с заболе- ванием, вызываемым вирусом, например, гриппа. Но есть и бо- лее опасные вирусы. Вирусны- ми по своей сути считаются са- мые разнообразные болезни че- ловека. Достаточно вспомнить оспу, полиомиелит, бешенство, корь, свинку и др. Мало кто знает, что вирусы способны кристаллизоваться. Ви- русы животных и человека, по всей видимости, являются кри- сталлами, так же, как и вирусы растений. Очень мелкие крис- таллы обнаружены и в поражен- ных клетках. Не были ли первые вещества, способные передавать информацию «по наследству» кристаллами? Ведь кристаллы — это наиболее ча- сто встречающиеся образования, способные к самосборке. Анало- гия между процессом кристалли- зации и основными процессами жизнедеятельности проводилась неоднократно, но в конечном сче- Знаете ли вы, что Вирусы способны кристаллизо- ваться. Вирусы животных и че- ловека, по всей видимости, яв- ляются кристаллами, так же, как и вирусы растений. Если верны произведенные из- мерения, то молекулярные веса некоторых природных белко- вых веществ, таких, как «ви- русы», должны исчисляться в миллионах тонн.
Зарождение жизни на Земле 71 те от нее отказывались как от слишком приблизительной. Спо- собность вирусов кристаллизо- ваться позволила еще раз вер- нуться к отвергнутой гипотезе. Происхождение вирусов ско- рее всего связано с эволюцией клеточных форм. Но вряд ли их можно назвать древнейшими ор- ганизмами Земли: ведь виру- сы — это паразиты. Сначала дол- жен был появиться живой кле- точный организм, а уж потом — его паразиты. Современная генетика близ- ка к расшифровке тайн генети- ческого кода. За последние го- ды ученые изучили состав нук- леиновых кислот. Уже известно, какие именно участки молеку- лы этих кислот отвечают за свой- ства того или иного вируса. С по- мощью сложнейшей техники по- следнего поколения научились видоизменять вирусную части- цу. С каждым днем вирусы ста- новятся все менее и менее опас- ны. Против большинства из них найдено лекарство. Среди кристаллов встречаются удивительные по красоте экземп- ляры Знаете ли вы, что... Кристаллы — это наиболее часто встречающиеся образования, спо- собные к самосборке. Ряд специалистов предполагает, что кристал- лы имеют отношение к возникновению и развитию жизни. Способность вирусов кристаллизоваться позволила еще раз вернуться к отверг- нутой гипотезе.
72 Маленькие секреты живых существ ЖИЗНЬ ПОД МИКРОСКОПОМ ы редко задумываемся об окружающем нас мире. Изве- стно ли вам, что в кефире про- сто кишмя кишит жизнь? Это очень полезные для человека мо- лочнокислые бактерии. В отли- чие от вирусов, их уже можно с уверенностью отнести к живым организмам, несмотря на кро- шечные размеры. На булавоч- ной головке в состоянии размес- титься несколько сотен, а то и тысяч бактерий. Эти микроскопические суще- ства трудно отнести к растени- ям или животным. Это совер- шенно особый мир — микромир. Бактерии бывают полезными и вредными. Они могут быть по- хожими на палочки (так назы- ваемые «бациллы»), спирали («спириллы»), шарики («кок- ки»), запятые и т. д. У них мо- гут быть длинные жгутики, с по- мощью которых бактерии пере- двигаются. Бактерии — самые стойкие обитатели Земли. Они умудря- ются жить в океанах под толщей воды на глубине 10 км, в нефтя- ных водах на глубине 1700 м, при большом давлении, в десят- ки раз превышающем атмосфер- ное. Отдельные виды бактерий остаются в живых даже после пятидневного кипячения в ус- ловиях вакуума! Обычно бактерии просто де- лятся. Причем, надо сказать, де- лают они это очень быстро — че- рез каждые 20-30 минут. При подобной скорости, если бы им ничто не мешало, потомство од- ной лишь бактерии за пять су- ток заполнило бы бассейны всех морей и океанов на нашей пла- нете. Такие маленькие, и такие наглые!.. Но что происходит, если в ок- ружающей среде вдруг случают- ся неблагоприятные изменения? Оказывается, бактерии готовы и к такому повороту событий. Ко- нечно, они перестают размно- жаться, а чтобы сохранить себе жизнь, превращаются в споры. Такая спора развивается внутри
Зарождение жизни на Земле Изучение бактерий сделало воз- можным лечение многих опасных заболеваний клетки бактерии. Затем клеточ- ная оболочка разрушается, и спо- ра освобождается. Но может и «спать» много лет! Она перене- сет и жару, и дикий холод, и дей- ствие большой дозы радиации. Ее не возьмут даже ядовитые ве- щества. До тех пор, пока не на- ступят благоприятные условия, она спит. Наконец, климат из- менился. Температура пришла в норму. Тогда спора набухает, ее оболочка лопается, и молодая клетка выбирается наружу. Как дышат и чем питаются кро- шечные организмы? Большая часть из них дышит, как и мы, кислородом. Для небольшого их числа кислород — это яд. Броже- ние — один из видов дыхания бактерий. При дыхании бакте- рии выделяют в окружающую среду огромное количество теп- лоты — 75 и более процентов от той энергии, которую фактичес- ки используют сами для своих нужд. Другими словами, бакте- рии работают как миниатюрные теплоэлектростанции... КТО сколько ЖИВЕТ? 1 Простейшие размножают- ся простым делением клетки на две новые. В благоприятных усло- виях инфузория-туфелька делит- ся «надвое» каждые полчаса. Че- рез четыре часа их число превы- сит 65,5 тысячи. Но подобное деление не может продолжаться
74 Маленькие секреты живых существ бесконечно. Каждой отдельной инфузории некогда стареть. Она как бы остается молодой. Старе- ет вся культура в целом. В резуль- тате инфузории либо гибнут, ли- бо начинают делиться половым путем. Давно замечено, что те живот- ные, которые очень медленно рас- тут, очень медленно и стареют. В первую очередь это рыбы. В во- де все живые организмы нахо- дятся в состоянии, близком к со- стоянию космической невесомо- сти. Любой, кто погружался в воду, отчасти испытал его на се- бе. В состоянии такой невесомо- сти неважно, какие у тебя раз- меры тела. Поэтому можно расти всю жизнь, не опасаясь за свое здоровье. Водные жители очень часто достигают огромных раз- меров. Вспомните синего кита — самое большое млекопитающее в мире. Его размеры внушают уважение. Длина тела — 35 мет- ров, вес — около 150-190 тонн. Знаете ли вы, что... Между продолжительностью жизни, средой обитания и раз- мерами тела существует зави- симость. Поэтому очень долго живут водные обитатели, а не- большие по размерам полевые мыши быстро стареют. Простейшие делятся с большой скоростью Столько весит тридцать афри- канских слонов. Сердце синего кита весит полтонны, язык — 3 тонны! Известны гигантские кальмары, осьминоги. Добавим к ним огромных кашалотов и дру- гих китообразных. Но самые интересные старо- жилы — рыбы. Они никогда не стареют и способны расти всю жизнь. Они не умирают от собст- венной старости, а погибают от всякого рода случайностей. Ры- баки уже давно не удивляются, когда в их сети попадает семиде- сятилетний осетр или столетние щуки и акулы. Даже маленькие аквариумные рыбки доживают
Зарождение жизни на Земле 75 до сорокалетнего возраста! Пока самой известной старушкой сре- ди рыб считается любимая щука императора Фридриха Барбарос- сы, которую выпустили в озеро в 1230 году. В 1498 году ее совер- шенно случайно выловили мест- ные рыбаки. По чешуйкам опре- делили ее возраст. Возраст быв- шей «придворной фаворитки» был более 310 лет, а вес прибли- жался к 150 килограммам. Очень долго живут холодно- кровные рептилии. Если срав- нивать с человеческой жизнью, то пятидесятилетний крокодил оказался бы подростком. Среди них часто встречаются сто-, сто- пятидесятилетние особи. Ино- гда попадаются и более старые. Ящерицы и змеи тоже живут долго. А уж о черепахах и гово- рить нечего. В мире млекопитающих про- слеживается закономерность меж- ду продолжительностью жизни и размерами тела. Как правило, более мелкие живут меньше: обык- новенная полевая мышь живет намного меньше, чем слон или носорог. Из этого правила есть исключение — летучие мыши, тоже млекопитающие. Они долж- ны были бы подчиняться обще- му закону и жить примерно 3-4 го- да, исходя из размеров их тела. Но они бьют все рекорды и спо- Один из самых известных долго- жителей — черепаха койно доживают до 25 лет: ведь летучие мыши чаще спят, чем бодрствуют. Согласно данному закону, про- должительность человеческой жизни должна колебаться в пре- делах 30-35 лет. Однако чело- век живет в два, три, а то и в че- тыре раза дольше. Как это объ- яснить? В конце концов, ученые сделали попытку объяснить и этот факт. Если сравнить двух животных с одинаковой массой тела, то больше проживет тот, у кого более крупный головной мозг. Таким образом, развитие мозга в процессе эволюции... про- длило человеку жизнь! Косвен- ным доказательством подобной закономерности является давно сделанное заключение, что уче- ные и философы живут дольше, чем, например, тяжелоатлеты.
76 Маленькие секреты живых существ Анабас — рыба, умеющая передви- гаться посуху ТАКИЕ РАЗНЫЕ ЖИВОТНЫЕ Л_Э небольших азиатских ре- чушках водится странная рыба — анабас. В дождливую погоду или просто по утренней росе эта ры- ба выбирается из своего родно- го водоема и в поисках завтрака отправляется в путешествие... по суше! Анабас ползет, подтал- кивая свое тело сильными плав- никами и шипами жаберных кры- шек. Таким образом она пропол- зает более сотни метров, пока не найдет новый водоем. Ее не ос- танавливают ни камни, ни пова- ленные деревья. Если же вода в речке совсем высыхает, то ана- бас впадает в спячку. Рыба-пол- зун закапывается в придонный ил и засыпает до сезона дождей. В тропиках можно встретить- еще одно удивительное сущест- во, умеющее перебираться посу- ху. Илистый прыгун, так назы- вают эту рыбу, не ползает, он... прыгает! Причем прыгает очень быстро, и далеко не каждому че- ловеку под силу его догнать. Рыбы не только выползают на сушу, но и поднимаются в воз- дух. Рыба-летун, которая живет в тропических морях, может про- лететь до 400-500 м. Спасаясь от хищников, она выскакивает из воды, расправляет плавники и летит, пока не минует опас- ность. Хочется сказать, летит как птица, но среди птиц есть не- летающие виды. Вспомните ан- тарктического пингвина, афри- канского страуса, южноамери- канского нанду, австралийских эму, казуара и киви. Среди птиц вы найдете любителей подвод- ной охоты. Например, оляпка охотится как рыба: опускается на дно речки или быстрого ручья и пробегает по песку, ловя личи- Знаете ли вы, что Некоторые животные живут « не по правилам ». Рыбы ползают посу- ху, прыгают, летают. Птицы же не могут подняться в воздух. Млекопи- тающие откладывают яйца. Растения ловят насекомых и даже мелких лягушек и т.д. .У- я
Зарождение жизни на Земле нок насекомых и разных мелких рачков. Замечательно плавают пингвины, такие неповоротли- вые на суше. Среди млекопитающих вы най- дете плавунов, для которых во- да стала естественной средой оби- тания: киты, дельфины, тюле- ни. Летучие мыши летают, хотя тоже относятся к млекопитаю- щим. Некоторые млекопитаю- щие подобно птицам и рептили- ям, откладывают яйца. Губки и кораллы — животные, никогда в своей жизни не сдви- нувшиеся с места ни на шаг. Не- подвижные животные — нонсенс в мире природы. Но не меньшее удивление вызывают передвига- ющиеся растения. Если начать выращивать в аквариуме одно- клеточные водоросли, то легко заметить, как они передвигают- ся в более освещенную его часть. Известное перекати-поле растет в степях. Когда созревают семе- на, растение подсыхает, стебель его становится хрупким и в кон- це концов ломается. Ветер под- хватывает сухое растение и уно- сит все дальше и дальше. А растения-хищники? Неко- торые из них способны ловить и переваривать не только насеко- мых, но даже скорпионов, ма- леньких лягушат и ящериц. В жи- вотном же мире широко распро- Губки — это не растения, а жи- вотные странены травоядные и совер- шенно безобидные животные. Вот и получается «жизнь на- оборот». Многие тысячи, а то и миллионы лет прошли, прежде чем мир природы приобрел столь разнообразные формы. С чего же все началось? Один организм эволюциони- ровать не может: на это способ- ны лишь организмы, некая их последовательность. Но и этого недостаточно. Эволюционировать может то, что объединяет орга- низмы в ряд сменяющихся поко- лений, что передается от одного их поколения к другому. Это не Знаете ли вы, что Наша планета за миллионы лет ш изменилась настолько сильно, что самозарождение жизни ста- ло невозможным. Я -
78 Маленькие секреты живых существ вещество, а генетическая инфор- мация, не субстанция, а форма. Жизнь на Земле возникла как следствие биохимической эво- люции. На правомерный вопрос: почему сейчас не происходит са- мозарождение жизни, ученые- эволюционисты отвечают так. Во-первых, на Земле теперь нет условий для небиологического синтеза веществ. То есть, сейчас уже невозможен синтез амино- кислот и протобелков не в лабо- раторных условиях, а под откры- тым небом. За 3,5 млрд лет очень существенно изменился состав атмосферы, климат, понизилась температура, появился озоно- вый слой, препятствующий пото- ку ультрафиолета, необходимо- го для подобного синтеза. Кро- ме того, и это, наверное, главное, на Земле уже давно возникла жизнь. Существует множество живых организмов, готовых в любую минуту употребить в пи- щу любое органическое соедине- ние. По этим причинам любые и примитивные, и сложные ор- ганизмы возникают только в про- цессе размножения. Вернемся к истокам и посмо- трим, как шло зарождение жиз- ни и ее дальнейшая эволюция.
Глава III. ЖИЗНЬ НА ЗЕМЛЕ? НЕВЕРОЯТНО! Что было раньше: жизнь (в ее белковой форме) или ДНК? Или, может быть, они возникли и раз- вивались одновременно? Поче- му из множества аминокислот живые организмы используют только 20, отвергая другие? По- чему существует химическое единство всего живого при ог- ромном разнообразии форм? Что такое жизнь вообще, и чем жи- вое отличается от неживого? Что послужило толчком к возникно- вению жизни на Земле? МОЛОДАЯ ПЛАНЕТА 1 Представьте два совершен- но по внешнему виду одинако- вых куриных яйца. Но одно из них вареное, а другое сырое. Как определить — где какое? Пра- вильно, нужно попробовать рас- крутить оба. Вареное яйцо будет
80 Жизнь на Земле? Невероятно! Планета Земля сегодня крутиться быстро, а сырое очень медленно и вскоре остановится. А теперь представьте, что на определенном этапе с Землей про- исходят подобные «метаморфо- зы». Мы привыкли, что наша планета обращается вокруг Солн- ца за 365 дней, что сутки длят- ся 24 часа. Но такое положение вещей было не всегда. Скорость вращения Земли на протяжении миллиардов лет существования существенно изменилась. Определить это стало возмож- но с помощью очень простого спо- соба. Наверняка, вы замечали на спиле дерева годичные коль- ца. Опытный глаз определит по ним — много ли дождей выпало в году, какой была температура. Такого же рода «годичные коль- ца» есть и у кораллов. Гигант- ская коралловая летопись хра- нит записи тысячелетней, а точ- нее, «миллионолетней» давности. Однако не только в древности де- ло. Кораллы четко реагируют на смену дня и ночи, и поэтому по- мимо годичных колец имеют су- точные, что позволяет опреде- лить количество дней в году. Постепенно скорость враще- ния Земли замедлялась. В дево- не год уже состоял из 390 суток, то есть постепенно начинал при- ближаться к современному. Теперь попытаемся объяснить, почему менялась длина земного года. Знаете ли вы, что... Трудно заглянуть в прошлое только что образовавшейся планеты. Но можно с уверенность говорить, что 14,5 миллионов лет назад зем- ной год длился 800—900 суток, а сами сутки были длиной всего... 9 часов! Сопоставив факты, ученые заключили, что в начальный пе- риод развития Земли суточный цикл был в три раза короче и рав- нялся всего 3 часам. Соответственно, был длиннее и год.
Зарождение жизни на Земле 81 В древние времена Земля име- ла меньшие размеры, а скорость вращения вокруг своей оси — большую. Это можно считать ус- тановленным фактом. Естествен- но, что при увеличении разме- ров Земли замедляется скорость ее вращения и увеличивается продолжительность суточного времени. Увеличение диаметра любого материального тела, в том числе Земли, влечет за собой уменьшение скорости вращения. Вспомните, как двигается фигу- рист во время вращения на льду. Вот он вертится, словно солда- тик, по стойке смирно. Вот он от- кинул руку в сторону от оси сво- его вращения. Теперь он двига- ется чуть медленнее... Земля увеличивала свой диа- метр. Некоторые ученые счита- ют, что за время существования Земли ее радиус увеличился в два раза, а объем — в восемь. Другие ученые настроены более осторожно и говорят о незначи- тельном — не более 50 км за по- следние 800 млн лет — увеличе- нии радиуса планеты. Второй причиной замедления вращения можно назвать обра- зование на земной поверхности больших массивов воды, или про- ще — океанов. Известно, что жидкость всегда была тормозя- щим фактором при вращатель- Многие растения ведут счет годам и могут рассказать об изменениях климата. Годичные кольца на срезе дерева ном и линейном движении тел. В данном случае примером мо- жет служить все то же яйцо. Ядро Земли находится в рас- каленном состоянии и, по мне- нию большинства исследовате- лей, состоит из никеля и желе- за. Именно в таком порядке: никеля больше, чем железа. Пред- полагают также, что недавно об- наруженный минерал джозефи- нит каким-то образом был выне- сен на поверхность «кусочком» ядра. Он обладает очень высокой плотностью, состоит на 60% из Знаете ли вы, что... | Некоторые ученые предполага- ют, что ядро Земли представля- ет собой... стеклянный шар!
Жизнь на Земле? Невероятно! никеля, содержание железа в нем достигает 16%, остальное — си- ликаты. По мнению других гео- логов, ядро Земли — стеклян- ный шар! Стеклянный шар — это, конечно, преувеличение. Просто предполагается, что в со- ставе ядра большую долю состав- ляют силикаты. При высокой температуре они оплавляются до стеклообразной массы. Но при такой температуре, как в ядре, атомы силикатов находятся в ме- таллизированном состоянии, то есть стекло приобретает особые качества. Свойства таких атомов пока не до конца изучены. В качестве еще одной возмож- ной причины называют измене- ние расстояния между Луной и нашей планетой. Известно, что земная кора под действием приливных сил Луны постоянно пульсирует. Более то- го, под действием этой силы под- нимается и опускается земная ко- ра. Что уж говорить о приливных волнах! Наибольшая высота при- ливной волны наблюдается на се- Земля и Луна вере Канады. Здесь она может до- стигать 18 метров. На юге Анг- лии, в Бристольском заливе, высота приливной волны приб- лижается к отметке 13 метров. В разных частях света эта высота колеблется. Например, в окру- женном со всех сторон сушей Чер- ном море приливы почти неза- метны. Когда Земля, Луна и Солн- це выстраиваются в одну линию, воздействие гравитационного по- ля Луны увеличивается в полто- ра раза, соответственно увеличи- вается и сила приливов. Земля меняла размеры, ско- рость вращения вокруг оси и да- же угол наклона по отношению Знаете ли вы, что... На территории Московской области под действием приливных сил Луны земная кора в течение шести часов поднимается почти на пол- метра (40 см). Опускается она тоже за шесть часов. То есть скорость «пульсации» земной коры под Москвой — 6,6 см в час, или один мил- лиметр в минуту.
Зарождение жизни на Земле 83 к плоскости эклиптики. Было время, когда Северный полюс был ориентирован не на Полярную звезду, а на звезду с красивым именем Вега. Было это пример- но 20 тысяч лет назад. Сейчас угол наклона оси равен 23°. Три милли- арда лет назад он составлял 10°. Выдвигаются различные гипоте- зы, чтобы объяснить изменение оси наклона. Возможно, Земля столкнулась с крупным небесным телом — метеоритом, кометой или астероидом. Может быть, этим небесным телом стала Лу- на. Однако столкновения могло и не произойти. Достаточно, что- бы крупное небесное тело прошло в опасной близости от нашей пла- неты и тем самым столкнуло на- шу планету с орбиты. И по сей день исследователи находят на поверхности Земли остатки «звездных ран» или кра- Метеоритный кратер теров, подобные тем, что мы от- четливо видим на поверхности Луны или Меркурия. По оцен- кам планетологов, их возраст ко- леблется между 4,5 и 3,85 млрд лет. Космический «мусор» бом- бардировал молодую планету, создавая катаклизмы, равные взрыву бессчетного числа атом- Знаете ли вы, что... Сегодня известно около двадцати гигантских ран, оставленных мете- оритами. Их диаметр впечатляет — от 50 до 200 км. Не так давно по- до льдом Антарктиды обнаружили кратер с диаметром 250 км. Не- которые ученые склонны считать Гудзонов залив частью огромного метеоритного кратера. Называют даже его приблизительные разме- ры: 440 км(!) в диаметре. Предполагают также, что Аральское море (и не оно одно) тоже образовалось на месте столкновения крупного метеорита с Землей. Иногда высказывают предположения о «косми- ческом виновнике» образования ни много ни мало Тихого океана. Каковы же тогда реальные размеры этого астероида!? № а г
84 Жизнь на Земле? Невероятно! ных бомб. «Жизнь развилась по- среди астрофизического кошма- ра, под градом падающих с неба камней», — сказал по этому по- воду Кристофер Шуба из Уни- верситета Аризоны в Туссоне. Попробуем заглянуть в наше далекое прошлое. Чем дальше вглубь времен по- гружаемся мы, тем больше инте- ресного и необычного узнаем о жизни нашей планеты. Что гово- рить! Посмотри мы 4 млрд лет на- зад на нашу планету из космоса, мы бы ее просто не узнали. Иной была атмосфера, другими и очер- тания материков. На начальных этапах своего существования Зем- ля была раскаленной до +1000 °C. Атмосферное давление тоже бы- ло очень высоким и сохранялось таким на протяжении многих миллионов лет. Давление атмо- сферы у поверхности Земли, на- пример, 570 миллионов лет на- зад составляло 100 атмосфер. На раскаленной до такой тем- пературы планете все химичес- кие элементы находились в ато- марном состоянии. Охлаждаясь, они постепенно перераспределя- лись в соответствии со своей плот- ностью и атомной массой. Самые тяжелые переместились вглубь, формируя железистое ядро Зем- ли. Наиболее легкие (водород, азот, углерод) остались на поверх- Атмосфера Земли ности. Так сформировалась пер- вичная атмосфера. Кислород в атмосфере отсутствовал. Он со- единялся с металлами и други- ми способными к окислению эле- ментами и тоже участвовал в фор- мировании земной коры. Даль- нейшее охлаждение привело к конденсации в воздухе водяных паров. На Земле начался «сезон дождей». И каких дождей! Горя- чая вода низверглась с неба и за- полнила все низины, образовав огромные водные массивы. Но мы бы не советовали купаться в такой воде: в ней были растворе- ны аммиак, углекислый газ, ме- тан и синильная кислота. Если добавить к этому еще и высокую
Зарождение жизни на Земле 85 температуру океана, то вы и са- ми не полезете в такую воду. На протяжении миллионов и миллиардов лет шло горообразо- вание, появлялись и исчезали мо- ря. Периоды нестерпимой жары (3 млрд лет назад средняя темпе- ратура на поверхности Земли со- ставляла +70 °C; сейчас — +15 °C) сменялись похолоданиями. Бы- вало даже, Земля на долгие го- ды превращалась в «снежный ком» — так много было на ее по- верхности льда и снега. По прав- де говоря, разобраться в клима- тических колебаниях прошлого даже труднее, чем предсказать погоду на завтра. Что только не оказывает влияние на погоду! Обычно почему-то думают, что «ледниковый период» — явле- ние очень близкое, предшеству- ющее современной эпохе. Но око- ло шестисот и трехсот лет назад стоял такой же мороз... В жизни Земли легко выделя- ются крупные климатические циклы продолжительностью при- мерно 92 тысячи лет. Этот пери- од четко совпадает с изменени- ем состояния земной орбиты. Сейчас Земля в своем движении вокруг Солнца движется по эл- липтической орбите. В некото- рые периоды истории земная ор- бита приближалась к круговой. Следовательно, Солнце освеща- ло нашу планету несколько ина- че. Этому времени соответству- ют холодный климат. Орбита из- менялась десятки раз. Поэтому изменялся и климат. Однако это далеко не единственный косми- ческий цикл, оказывающий вли- яние на Землю. Изменение наклона оси вра- щения планеты тоже влияет на климат. Похолодания, напоми- нающие полярную зиму, соот- ветствуют минимальному пока- Знаете ли вы, что... Период вращения Солнечной системы вокруг центра Галактики при- | близительно равен 180 млн лет. Значит, Земля вместе со всей Сол- f нечной системой 26 раз проходила сквозь центр нашей Галактики, | С этими периодами связывают процессы активного горообразова- I ния, изменялись гравитационное и радиационное поле планеты. Кро- В ме того, по пути к центру и от него Солнечная система проходила В сквозь плотные скопления пыли и газа. Когда это случалось, на Зем- 1 ле намечалось очередное великое оледенение. Земля становилась по- | хожей на « снежок ». в ' ЕЯ ____- __________ __ ________ _______ _____ _________ __________ _______
86 Жизнь на Земле? Невероятно! зателю (примерно 22,1). Потеп- ления с более теплым летом и хо- лодной зимой приходят на смену предыдущему циклу, когда ось наклона становится максималь- ной (24,5°). От смены минималь- ного показателя на максималь- ный проходит 40,7 тыс. лет. Наложение двух и более астро- номических циклов приводит к более сильным похолоданиям. В настоящее время Земля пере- живает один из самых теплых периодов в своей истории. Последний ледниковый пери- од начался один миллион двес- ти тысяч лет назад и состоял из четырех больших оледенений — ледниковых эпох. Нет, Земля в это время не превращалась в сне- говика, но редко когда не шел снег, а тепло оставалось только у экватора. Эти ледниковые эпо- хи чередовались с теплыми про- межутками. Иногда в теплые межледниковья было так тепло, что даже на севере Европы води- лись... бегемоты. Помимо больших ледниковых периодов и великих оледенений, которые подчинены пока еще не совсем понятным космическим и геологическим ритмам, сущест- вуют так называемые «малые» оледенения. За последние 5 ты- сяч лет зарегистрировано 12 ма- лых оледенений. Ледниковые эпохи чередовались с теплыми промежутками, и даже в Европе росли тропические леса Бывали холода, но бывали и жаркие периоды. Даже в бли- жайшем (по геологическим мер- кам) прошлом — в период с VII по XIII вв. н.э. — Северный Ледо- витый океан был полностью сво- боден ото льда. Викинги свобод- но бороздили на своих кораблях и утлых суденышках моря и оке- аны. Их стоянки обнаружены да- же в Северной Америке. Грен- ландия в Средние века полностью соответствовала своему назва-
Зарождение жизни на Земле нию — она действительно была «зеленой землей», на ее побере- жьях поселенцы занимались ско- товодством и выращивали пше- ницу. «Каменная летопись» нашей планеты сильно «поистрепалась». Фигурально выражаясь, исчез- ло предисловие и примерно тре- тья часть всех составляющих эту «книгу» страниц. Остался толь- ко конец, по которому не так-то просто воссоздать недостающие страницы, тем более, что заро- дившаяся жизнь до неузнавае- мости изменила лицо Земли. Наличие на планете растений увеличивало количество кисло- рода в атмосфере и сокращало уровень углекислого газа. Даже то небольшое количество угле- кислого газа, которое есть в со- временной атмосфере, помогает нашей планете сохранять тепло. Его избыток вызывает парнико- вый эффект, а недостаток — оле- денение. Но растения слишком Глядя на современную Гренландию вряд ли кто-то вспомнит, что когда- то она была «зеленой страной» активно перерабатывали угле- кислый газ. В результате произо- шли две вещи. Процесс глобаль- ного потепления сменился на про- тивоположный. Температура понизилась, и Земля преврати- лось в «снежок». Это произош- ло между 750 и 600 миллионами лет назад, и тогда почти вся пла- нета покрылась льдом. Правиль- ны ли догадки ученых — судить не нам. Но 570 миллионов лет назад уже наблюдался взрыв би- Знаете ли вы, что... Древние горные породы на юге Африки и в Австралии содержат очень редкие на Земле металлы (цирконий, иридий). Данный факт натолкнул на мысль, что это «останки» гигантского объекта, вре- завшегося в Землю около 3,5 млрд лет назад. Его диаметр оценива- ют в 20-50 км. Удар привел к трансформации дна океана, который тогда полностью покрывал планету, в результате чего «вздыбились» материковые плиты.
88 Жизнь на Земле? Невероятно! ологической жизни. Изменяясь под влиянием окружающей сре- ды и изменяя свою планету, рас- тения и животные закрепляли свои позиции. Крошечным, ми- кроскопическим существам, по- явившимся 3,5 млрд лет назад, мы обязаны жизнью и тем, ка- кой видим сегодня Землю. Имен- но они медленно, но неуклонно превратили нашу Землю в голу- бую планету. ДРЕЙФ КОНТИНЕНТОВ самом начале, когда пла- нета была газообразной, затем жидкой, сохранялся почти бе- зупречный баланс. Центробежные силы и гравитация вытачивали однородный шар. Но по мере то- го, как планета остывала и по- явились вязкие вещества, ста- новилось все труднее и труднее поддерживать необходимое рав- новесие. Планета искала способ вернуть утраченный баланс. Не в этом ли причина смены полю- сов, колебания оси вращения и дрейфа континентов? Земная ко- ра сложена из разных плит — около десятка небольших и во- семь крупных. Между мантией Земли и корой существует не- большая прослойка — «астено- сфера» . Именно по ней передви- гаются материковые плиты. Как принято сейчас считать, до конца триасового периода (при- мерно 225 млн лет назад) суще- ствовал единый гигантский сверх- материк Пангея. Океан в то вре- мя был тоже один — Тетис. Когда 180 млн лет назад начался рас- пад Пангеи, различные ее облом- ки передвигались в разных на- Знаете ли вы, что... Как часто бывает в научном мире, одно и то же открытие делают од- | повременно в разных концах света. К одинаковому выводу пришли тогда еще советский вулканолог Е.К. Мархинин и геофизик из Ка- нады Дж. Т. Вильсон. По их мнению, земная кора образовалась из вещества, выброшенного... вулканами. Как вы думаете, сколько пепла может выбросить один вулкан за один час? Миллиард тонн! Это значит, что только за два века масса выбро- шенного вулканического вещества достигает 300 квадратных кило- 1 метров. Если умножить эту цифру на время существования плане- Й ты, то мы получим цифру, напоминающую действительную массу горных пород земной коры.
Зарождение жизни на Земле правлениях. Сначала возникли Лавразия и Гондвана, которые со временем тоже распались, обра- зовав Европу, Азию, Северную Америку и Африку, Южную Аме- рику, Австралию, Антарктиду. Кстати, в Антарктиде под киломе- тровым слоем льда были найде- ны остатки тропического леса. Когда-то и в этой части света сто- яла жара и буйно цвела расти- тельность. Атлантический оке- ан начал образовываться 120 млн лет назад. Индостан, 50 млн лет на- зад приблизившийся к Азии, под- мял под себя ее подводные части и сильно надвинулся,в результа- те чего образовались Гималаи. Эти горы по сей день «растут» со скоростью 9 см в год, плато меж- ду Гималайскими горами и ре- кой Ганг поднимается в два раза быстрее: со средней скоростью 20 см в год. Крым, Кавказ, Альпы, Пире- неи возникли тогда, когда Аф- Вид на вулканы из космоса риканская плита прекратила свое движение на восток и ста- ла надвигаться на Средиземное море. Эти горы продолжают рас- ти и сейчас. Примерно таким же образом возникли и Анды. На одном из хребтов этой горной системы под толстым слоем стекла были об- наружены две полуразрушенные древние хижины и обилие мор-
90 Жизнь на Земле? Невероятно! ских ракушек вокруг. Это зна- чит, что когда-то эти горы были берегом моря. По поводу стекла хочется сказать следующее: ко- нечно, такая находка впечатля- ет, но нет ничего удивительного в том, что под действием высо- ких температур кремнезем оп- лавился и превратился в стекло. Материки заняли свое совре- менное положение, но под вли- янием процессов, протекающих на стыке земной коры и мантии, в одних местах они «наползали» друг на друга (так образовались Гималаи), в других расходились. Трещины заполнялись водой. Так возникли некоторые моря и озера, например, озеро Байкал. Эти процессы действовали в да- леком прошлом, действуют и сей- час. Время в геологии течет ина- че, человек с отмеренным ему сроком жизни просто не сможет заметить какие-либо изменения. Материки из космоса Кто заметит движение земной коры, скорость которого состав- ляет 1 мм в год? Но за миллион лет это уже километр. Представьте, если уровень мо- ря поднимется на несколько ме- тров. Это значит, что могут ис- чезнуть Япония и Великобрита- ния, не говоря уж о более мелких островах. Подобные процессы — давно установленное явление. Морские побережья Голландии, Бельгии и Франции опускаются
Зарождение жизни на Земле 91 со скоростью 3 мм в год, полмет- ра за 120 лет. Особенно несладко приходится жителям Голландии, которая уже сейчас лежит ниже уровня моря. Если бы не дамбы, которые голландцы возводят, на- чиная с X века, территория этой страны давно была бы подтопле- на. Общая длина защитных со- оружений превышает 1800 км, а высота колеблется в пределах от 20 до 30 метров. КОАЦЕРВАТНЫЕ КАПЕЛЬКИ АКАДЕМИКА ОПАРИНА Образование жизни из не- живой природы случайным образом, по принципу «само по себе» так же невозможно, как и создание «Боинга-747» ураганом по чистой случай- ности из кучи хлама. Рей Хоус, американский математик и астроном -Н^озраст Земли оценивает- ся в 4,6 млрд лет. Жизнь же на ней существует примерно 3,5 млрд лет. Почти миллиард лет наша планета оставалась безжизнен- ной. Не было жизни, но это не значит, что не было органичес- ких соединений. Как уже гово- Так выглядят коацерватные кап- ли с нуклеиновыми кислотами в интерференционном микроскопе. Цвет капель предопределяется мас- сой и их химическим составом рилось, во Вселенной довольно много углеводородных соедине- ний. Поэтому не столь принци- пиально, будем ли мы рассмат- ривать возникновение жизни на основе подобных веществ как фе- номен, имеющий космическое происхождение или же специфи- чески земной. Ясно одно, что на Земле к тому времени сложились оптимальные условия для зарож- дения жизни. Гипотеза, выдвинутая акаде- миком А.И. Опариным (1894- 1980) еще в далеком 1924 году, и сегодня выглядит очень строй- но. Кроме того, отдельные ее по- стулаты подтверждены исследо- ваниями. Поэтому остановимся на ней подробнее.
92 Жизнь на Земле? Невероятно! Итак, первый этап становле- ния жизни на Земле включает в себя образование углеводородов, а также азотосодержащих соеди- нений. Второй этап — это образова- ние на основе перечисленных ве- ществ соединений с более слож- ным строением. Напомним, что 4 миллиарда лет назад атмосфе- ра нашей планеты совсем не име- ла кислорода и, как предпола- гают многие ученые, приближа- лась по своему составу к той, которая сейчас существует на Юпитере: метан, аммиак и па- ры воды. Причем вода под дей- ствием ультрафиолета разруша- лась, ведь тогда на планете еще не было озонового слоя и водо- род улетучивался в космическое пространство. Температпура современного океана гораздо ниже, чем была на заре воз- никновения жизни Молодая планета жила беспо- койной жизнью. Интенсивное солнечное излучение, грозовые разряды, молнии, прорезающие небо от края до края и бессчет- ное число действующих вулка-
Зарождение жизни на Земле 93 нов. В подобных условиях шел синтез органических веществ. На юной Земле существовали водные бассейны, но воды в них было в 10 раз меньше, чем сей- час. Многие и многие тонны ор- ганических веществ были рас- творены в океане, придавая ему вид горячего, наваристого кури- ного бульона. По сути, океан представлял собой 10% раствор углеводородов и азотосодержа- щих соединений. Поэтому уче- ные в шутку назвали первоздан- ный океан «питательным бульо- ном ». Орбита Луны в те далекие вре- мена находилась ближе к поверх- ности Земли, чем сейчас. Поэто- му приливы и отливы были очень сильными: то, что час назад бы- ло морем, становилось сушей, и наоборот. Это продолжалось до бесконечности. Органические вещества оседали в трещинах земной коры, где и продолжа- лась их дальнейшая эволюция. Бактерии — древнейшие живые существа нашей планеты Третий этап начался тогда, ког- да в первичном бульоне стали об- разовываться коацерватные кап- ли, в которых собирались моле- кулы органических веществ и целые группы полимерных со-
94 Жизнь на Земле? Невероятно! единений. Таким образом, коа- церваты — это полужидкие сту- денистые капельки, образующи- еся в растворах органических ве- ществ. В настоящее время известно более 250 различных по составу подобных капелек. Изучая эти химические образования,ученые заметили, что коацерваты обла- дают способностью улавливать (выбирать) из окружающего рас- твора те или иные вещества и за счет этого «расти» и увеличивать- ся в числе. Концентрация в них органических веществ резко уве- личивается и,следовательно, по- вышается вероятность их спон- танного взаимодействия. Причем со временем устанавливается да- же некоторая специализация: «водолюбивые» части молекул образуют оболочку коацерватных капель. Части молекул, которые «боятся» воды, ориентируются по направлению к центру. В какой-то миг коацерватные капельки начинают вести обо- собленную от окружающей сре- ды «жизнь». В них происходит подобие обмена веществ, рост и размножение. Мы подошли к четвертому эта- пу. Этапу, на котором должна по- явиться клетка. Как тут не вспом- нить слова самого Опарина о зага- дочности этого скачка: «К со- жалению, происхождение клетки Солнечный протуберанец образует самую темную точку, за- тягивающую в себя всю теорию эволюции», — говорил он. Если структурные блоки (ами- нокислоты и азотистые основа- ния) — своеобразные «кирпичи- ки» всего живого — сравнить с буквами, нанесенными на куби- ки, то природа из букв-кубиков умеет собирать слова, фразы и целые предложения, а в услови- ях лаборатории только научились из этих кубиков составлять бес- порядочные наборы букв. И да- же коацерватные капли — это еще не слово, и даже не полслова. Знаете ли вы, что... Ультрафиолет необходим на ран- ней стадии для создания «стро- ительного материала», «конст- руктора» — углеводородов, ами- нокислот и т.п., но может убить зародившуюся жизнь.
Зарождение жизни на Земле 95 Первые живые организмы мог- ли питаться только органически- ми веществами. Ни о каком фо- тосинтезе, свойственном расте- ниям, тогда еще не могло быть и речи. Лишь со временем, исчерпав в своем ближайшем окружении запасы органического вещества, они были поставлены перед вы- бором: погибнуть или «приду- мать» какой-нибудь другой спо- соб пополнения энергии. Неко- торые организмы (будущие растения) научились поглощать солнечную энергию и с ее помо- щью расщеплять воду на состав- ляющие элементы. Освободив- шийся кислород возвращался в атмосферу, а водород эти прото- растения использовали для того, чтобы перерабатывать углекис- лый газ в углеводы, так необхо- димые живому организму. Этот процесс и получил название фото- синтеза. Появление таких орга- низмов можно считать перелом- ным моментом в истории Земли. «Живая пленка» на прибрежных камнях — скопление живых клеток Ведь именно с этого времени на- чинается резко увеличиваться количество свободного кислоро- да, благодаря которому мы ды- шим, а значит, живем. Первые следы жизни уводят нас в глубокую древность. Не меньше 3,5 млрд лет прошло с момента образования горных по- род, в которых были обнаруже- ны самые первые живые сущест- ва. Клетки этих первых существ относились к примитивнейшим
96 Жизнь на Земле? Невероятно! одноклеточным. Эти клетки в сво- ем составе не имели оформленно- го ядра, но нить ДНК уже при- сутствовала. Поэтому их называ- ют «прокариотами». И хотя на Земле число прокариотов было очень велико, оказавшись вдруг на нашей планете 3 млрд лет на- зад, мы вряд ли бы заметили при- знаки жизни — лишь скользкие пленки на прибрежных камнях. Они-то и были живыми организ- мами, а если более точно — ко- лониями, целыми сообществами микроскопических организмов. В подобных сообществах больше всего, видимо, было сине-зеле- ных водорослей (строматолитов), которые дожили до нашего вре- мени. Водорослями их можно на- звать лишь условно, потому что по своему строению они напоми- нают скорее бактерии. Однако они уже были способны к фото- синтезу. Мы говорим сейчас о «прикрепленных» к камням фор- мах жизни. Помимо них сущест- вовали и плавающие формы. Пред- полагают, что именно среди них и зародились первые настоящие живые существа — одноклеточ- ные, уже имевшие ядро, эукари- оты. Вот что интересно. На сине- зеленые водоросли наличие кис-
Зарождение жизни на Земле 97 лоро да действует угнетающе, но для эукариот, к которым, кста- ти, относимся и мы с вами, кисло- род — основа жизни. Итак, самые древние остатки живых организмов обнаружены в докембрийских отложениях Южной Африки, датируемых 3,5 млрд лет. Приличный возраст имеют и другие находки: 2,7 млрд лет — в древних образованиях Миннесоты и Родезии, 2 млрд лет — в почвах вдоль границы Канады и США, миллиард лет от- ложениям в штате Мичиган. Это далеко не все места, где были сде- ланы находки такого рода. Возникшие одноклеточные эукариоты обладали огромным потенциалом. С их появлением начался новый виток развития жизни на Земле. Каждая такая клетка уже имела развитый гене- тический аппарат. По всей ви- димости, происходили разнооб- разные точечные или хромосом- ные мутации, которые фикси- ровались в геноме. Чем они бы- ли вызваны, судить трудно. Воз- можно, даже какими-то эколо- гическими катастрофами. Еще одна загадка эволюции — как одноклеточные организмы смогли превратиться в многокле- точные с существующей сегодня специализацией клеток внутри организма. Появление многоклеточных — одна из загадок природы Предполагают, что это было вызвано несовпадением скоро- сти роста поверхности и объема. Другими словами, мембрана клет- ки «не давала» увеличиться вну- треннему содержимому клетки. Множество отдельных разобщен- ных клеток — это еще не много- клеточная структура. Наиболее вероятно происхождение много- клеточных от колонии жгутико- вых типа вольвокса. У вольвок- са можно заметить даже первые зачатки специализации. В клет- ках «передней» части этого ша- рообразного существа распо- ложены крупные светочувстви- тельные стигмы («глазки»), на противоположной стороне рас- положены клетки, отвечающие за размножение. Первыми по-настоящему мно- гоклеточными организмами мож- но считать и кишечнополостных.
98 Жизнь на Земле? Невероятно! Миллионы лет вырабатывая кис- лород, растения изменили атмо- сферу планеты В 70-е годы XIX века зоологи обратили внимание на крошечное морское существо с загадочны- ми свойствами, которые удалось объяснить только сто лет спус- тя. Это существо, названное три- хоплаксом, заполняет брешь между одно- и многоклеточны- ми существами. Это существо не имеет аналогов в животном ми- ре и не похоже на какое-то одно определенное животное. Его мож- но сравнить с сообществом мно- жества клеток — колонией жгу- тиковых. Пища не могла попасть внутрь такого организма, поэто- му ее приносили сами клетки. Захватив органические вещест- ва из внешней среды, они переме- щались внутрь колонии, делясь с другими клетками своей добы- чей, и снова возвращались на по- верхность. Во время движения внутрь колонии клетки теряли свой жгутик. На какое-то время колония превращалась в много- клеточное существо, состоящее из двух слоев — наружного и внутреннего. Когда клетки-пу- тешественницы возвращались на поверхность, они восстанав- ливали утраченный жгутик. По- том ситуация повторялась. ЖИВЫЕ ГЛИНЫ 1 ипотеза Александра Опа- рина была выдвинута в 20-х гг. XX в. Эта гипотеза, казалось бы, подтверждается эксперименталь- но, но по-прежнему имеет как Знаете ли вы, что... За счет фотосинтеза весь свободный кислород планеты способен пол- ностью обновиться в течение 4 000 лет. Эти расчеты сделаны на осно- вании количества водных и земных растений. За всю историю пла- неты свободный кислород благодаря растениям обновился ни много ни мало 800 раз. Вода Мирового океана, прошла весь биогенный цикл не менее 300 раз. Другими словами, и вода уже 300 раз не та, и воз- дух не тот, что был на заре зарождения жизни.
Зарождение жизни на Земле 99 сторонников, так и противни- ков. Остается непонятным, как произошел эволюционный ска- чок от лишь условно «живых» органических соединений к дей- ствительно живым организмам. Поэтому в настоящее время про- исхождение жизни на Земле в на- уке обсуждается достаточно ос- торожно. Пока биологи считают, что развитие живого вещества больше изучено и понято, чем его зарождение. Значит, нельзя ос- танавливаться на одной-единст- венной теории, необходимо рас- смотреть и другие гипотезы, хотя бы наиболее интересные из них. Такое привычное слово — жизнь. Для каждого человека на Земле оно значит что-то свое, са- мое важное и дорогое. Тонкая нить между прошлым и будущим, вре- мя пребывания на планете. Учим- ся, трудимся, отдыхаем, едим, пьем, спим, дышим — живем. Тонким ростком жизнь пробива- ется к свету А что значит «жизнь» с точки зрения миллиардов лет сущест- вования Земли? Цепочка малень- ких « жизней », следующих одна за другой. Значит, в начале этой цепочки было что-то живое... Ко- ацерватные капли Опарина не выдерживают критики с пози- ций генетики и зарождающейся молекулярной биологии. Коме- Знаете ли вы, что... Чарльз Лайнуивер считает, что шансы на зарождение жизни анало- гичны шансам выиграть в лотерею: «Факт такого выигрыша на Зем- ле дает нам возможность оценить его вероятность. Если мы знаем , только то, что игрок выиграл с третьей попытки, мы не может опре- । делить реальные шансы, но можем сказать, что вероятность такого вы- ! игрыша, скорее, составляет один к трем, чем один к миллиарду». Лайнуивер на 95 процентов уверен в том, что шанс зарождения жиз- ни за миллиард лет на подходящей для этого планете составляет, как | минимум, один к трем.
100 Жизнь на Земле? Невероятно! ты, метеориты — «разносчики» жизни — тоже не могут объяс- нить, как и когда появился гене- тический код, — главная отли- чительная черта живых организ- мов, начиная с амебы и кончая человеком. Вопрос назрел, но ответа на него не было. Еще в 1967 г. Дж. Бернал го- ворил о первостепенном значении процесса адсорбции на поверхно- сти глин, в качестве фактора, су- щественно повышающего концен- трацию органических веществ. Еше дальше пошел Дж. Кернс Смит. Он утверждает: «Самые первые системы, способные эво- люционировать под действием естественного отбора, видимо, были устроены иначе, чем совре- менные организмы, и имели иной состав. Ими могли быть кристал- лы глины». Такое, на первый взгляд, фантастическое заявле- ние имело под собой хорошо про- У кромки воды на границе с сушей началось зарождение жизни работанную научную базу. При всем многообразии существую- щих на Земле форм жизни у них есть общее: главные молекуляр- ные механизмы у современных организмов, как было неодно- кратно показано, одни и те же. В ходе же случайной химичес- кой эволюции, которую предпо- лагал Опарин, а вслед за ним Мил- лер и Юри, наверняка бы возник- ли разные «составные» части, и такого однообразия на молеку- Знаете ли вы, что... Вероятность самопроизвольного возникновения одного белка при- близительно оценивается как один шанс на 20 с 300 нулями случаев. Для самопроизвольного возникновения комплекса белков, который мы наблюдаем в бактерии, природа должна была перебрать Ю40000 ва- риантов. Такие подсчеты проведены математиками. Но нельзя от- рицать существование биохимических законов природы, и на опре- деленном этапе вещество способно «выбирать» одни молекулы, но игнорировать другие. Следовательно, вероятность возрастает.
Зарождение жизни на Земле 101 лярном уровне не наблюдалось. Мы же видим, что набор амино- кислот у всех ныне живущих один и тот же, код перевода «тек- ста» РНК в некоторую последо- вательность белка и его синтез всюду практически одинаков. Трудно поверить, что был возмо- жен только один работоспособ- ный код или один набор амино- кислот, что они были наилучши- ми для всех организмов при любых обстоятельствах — ведь в истории Земли менялась тем- пература, атмосфера, уровень ра- диации, климат, напряженность магнитного поля. Это значит, что к моменту нача- ла эволюции главная биохимиче- ская система (молекулярный кон- структор) уже сложилась. Заслуга Дж. Кернса Смита в том, что он сумел задать абсолют- но детский вопрос — почему нуж- но считать, что первые организ- мы были образованы из тех же молекул, что и современные — и как ученый ответил на него. Во-первых, — решил он, — первые организмы не могли быть очень сложно устроены. Во-вторых, возможно, они со- стояли из другого вещества. Ведь не будем же мы искать в каль- куляторе деревянные детали, хо- тя раньше и пользовались дере- вянными счетами. Такие архитектурные сооружения создает природа Из этих двух утверждений на- прашивается вывод: в эволюци- онном развитии исконным мож- но считать генетический код (или его подобие), тогда как органиче- ская жизнь в ее белковой форме могла быть вторичной. Произо- шел так называемый «генетиче- ский захват». Но что в таком слу- чае было в начале? На фотогра- фии вы видите не тропические растения. Это кристаллы глины. Вода с поверхности земли про- сачивается сквозь выветренные породы и образует растворы, из Знаете ли вы, что... Даже вода имеет кристалличе- ское строение, не говоря уж об I аминокислотах и белках. Г
102 Жизнь на Земле? Невероятно! которых в дальнейшем кристал- лизуется глина. Наиболее инте- ресны в этом плане кристаллы галойзитовой глины, которые растут в воде, просачивающейся сквозь трещины в граните и кри- сталлы иллита, растущие в по- рах песчаника. Процессы такого рода могли иметь первостепен- ное значение при возникновении жизни. Неорганические глины послужили каркасом, опорой для органической жизни — жизни, затем эволюционировавшей. От- дельно взятый организм эволю- ционировать не может. На это способна только некоторая обоб- щенно существующая их последо- вательность и совокупность. Та- кая саморазвивающаяся форма есть не что иное, как генетичес- кая информация. Следователь- но, первые организмы обязатель- но должны были содержать не- кое подобие генов. Именно поэтому ученый так внимательно присма- тривался к глинам, имеющими способность кристаллизоваться. Не были ли первые вещества, от- вечающие за передачу наследст- венной информации, кристалла- ми? Кристаллы — наиболее ин- формационно-емкие структуры из ныне существующих в нежи- вой природе. А глины — наибо- лее реальный претендент на роль прабабушки живого. Глины — Возможно, непосредственное уча- стие в зарождении жизни приняли кристаллы глины, и лишь потом произошел генетический захват и жизнь стала возможной на угле- родной основе группы осадочных пород, способ- ные образовывать с водой плас- тическую массу, состоят в основ- ном из глинистых минералов с примесями органического веще- ства(!) и ряда минералов (кварц, опал, слюда, гидроксиды желе- за, алюминия и др.). Глина — это кремний, кремний и еще раз крем- ний. С. Бейли и К. Мэнсфилд — со- трудники Висконсинского уни- верситета — провели рентгено- структурный анализ крупных Знаете ли вы, что Характерная черта кристал- ла — упорядоченное периоди- ческое расположение составля- ющих его частиц.
Зарождение жизни на Земле 103 кристаллов червеобразного ка- олинита (химический состав: А12О3 • 2SiO • 2Н2О — оксиды кремния и алюминия, вода и не- которое количество примесей). Ученые обнаружили в них инте- ресные изменения структуры. Отдельные слои каолинита пред- ставляют собой мозаично распо- ложенные небольшие домены, составляющие в целом весьма прихотливый рисунок. В таких структурах может храниться очень большой объем информа- ции, и эта информация может быть воспроизведена. Новые слои, образующиеся в промежутках между ранее существовавшими слоями кристаллов, получают от них информацию о распреде- лении плотности отрицательных зарядов в ионической решетке, что происходит при замещении определенных атомов на атомы алюминия в кремниево-кисло- родной структуре. В идеальных кристаллах каолинита ориента- ция атомов алюминия в слоях должна была бы сохраниться, но в реальных кристаллах не- ' редки «ошибки». Таким образом, можно ска- зать, что помимо ДНК и РНК су- ществуют минеральные, крис- таллические гены, и что особен- но важно, такие гены способны эволюционировать, если под «эво- Минералы некоторых пород при- нимают форму настоящих расте- ний люцией » понимать способность видоизменяться под действием окружающей среды. Именно эти изменения, «мутации», как гово- рят специалисты, — наиболее интересны. Кристаллизующиеся глины способны включать в свой хими- ческий состав органические соеди- нения. Этот факт подтвержден многочисленными наблюдени- ями. Подбор условий, подходя- щих для синтеза глин, может происходить путем естественно- го отбора. Наибольшие шансы на успех будет иметь такой « комок генов», который окажется и хо- рошей поддерживающей средой, и подходящим местом для даль- нейшего образования глины. Не-
104 Жизнь на Земле? Невероятно! большие органические молеку- лы (например, аминокислоты) выступают в роли катализаторов при синтезе глин. Молекулы дру- гих типов (например, гетероцик- лические основания и полифос- фаты) способны изменять физиче- ские свойства геля глины. Кроме того, органические молекулы сильно влияют на форму и раз- мер кристаллов, преобразуя их и подавляя рост некоторых гра- ней. Если бы речь шла о живых организмах, то такое сосущест- вование можно было назвать сим- биозом. Но не только органичес- кие соединения влияли на крис- таллы глины. Параллельно шел и обратный процесс. Говоря хи- мическим языком, ионы глин об- ладают селективным каталити- ческим влиянием на аминокис- лоты и обеспечивают перенос энергии от окружающей среды к органическим молекулам. Интересно, что в метеоритных остатках, столь же древних, как Солнечная система, обнаруже- ны и глины, и органические ве- щества. Органические молекулы, ак- тивно влияющие на дальнейшую
Зарождение жизни на Земле 105 кристаллизацию глины, задаю- щие форму и размер кристаллов, могли быть предшественника- ми РНК. В какой-то момент сво- его развития РНК могла стать реплицирующей молекулой и создавать себе подобные струк- туры. С этого момента, по мне- нию автора этой интересной ги- потезы, можно говорить о гене- тическом захвате. Что послужило толчком к нему — изменение ли внешних условий или какой-ли- бо качественный скачок — ска- зать трудно. В дискуссию о фундаментальных свойствах живого включилась и кибернетика ПЕРВЫЕ НЕБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОПЫТКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖИЗНИ (Что такое жизнь с точки зрения кибернетики) Итак, проблема происхож- дения жизни на Земле включа- ет в себя проблему ключевого слова — «жизнь». В XX веке при- шлось всерьез задуматься о тер- минах. Появились сомнения: а верно ли сформулирован вопрос? В дискуссию о фундаменталь- ных свойствах живого включи- лась и кибернетика. Новая об- ласть науки предложила новый подход к понятию «живое» и сде- лала первые попытки найти та- кое свойство жизни, которое не привязывало бы ее к конкрет- ным условиям, существующим на Земле, и конкретной истории возникновения и развития жиз- ни на нашей планете, как это бы- ло раньше. До тех пор, пока мы привязываем возникновение жиз- ни к определенному этапу раз- вития Земли и пытаемся рет- роспективно, отталкиваясь от современных форм жизни, «взглянуть» на первые живые организмы, мы не избежим оши- бок и не сможем представить ка- кую-либо отличную от нашей инопланетную форму жизни. Так рассуждали кибернетики.
106 Жизнь на Земле? Невероятно! А если говорить точнее, то ученые пытались выделить на- иболее важные и необходимые качества, присущие живой ма- терии. Кроме того, перед кибер- нетиками стояла задача отгра- ничить их от тех атрибутов, ко- торые могут быть случайными, то есть зависящими от конкрет- ных условий внешней среды. Запуск в 1957 году первого ис- кусственного спутника Земли от- крыл новую эру в истории нашей планеты. Еще в 60-е годы XX ве- ка казалось очевидным, что че- ловечество вот-вот выйдет за пре- делы Земли и отправится в путе- шествие по Вселенной. С тех пор уже не только фантастов волну- ет проблема — есть ли жизнь на Марсе или Венере. Такой вопрос вполне серьезно задают и ученые. Появилась новая отрасль биоло- гии — космическая биология. Крупный раздел этой науки — экзобиология — как раз ставит перед собой задачу поиска в кос- мическом пространстве и изуче- ние простейших форм жизни. В задачи экзобиологии входит также определение возможнос- ти существования биохимичес- ких процессов, отличающихся от земных. Результаты статистического анализа, проведенного рядом ученых, говорят о том, что в те- чение миллиардов лет не менее, чем на трети подобных Земле планет, могла зародиться жизнь. Во Вселенной обнаружено мно- жество звезд, подобных нашему Солнцу. Вокруг подобных звезд существует множество планет. Это позволяет предположить, что во Вселенной может быть не- мало населенных планет. Даже если мы учтем некоторую пред- взятость исследователей, резуль- таты их анализа впечатляют. Не так давно на Марсе были обна- ружены «ископаемые микробы» и углеводороды, которые на зем- ле присутствуют в большом коли- честве в саже, автомобильных выхлопах и т.п.
Зарождение жизни на Земле 107 Выявляя взаимосвязи между различными стадиями эволю- ции жизни и меняющимся со- ставом атмосферы, можно прий- ти к пониманию наиболее общих черт, свойственных живым ор- ганизмам. Возможно, ранняя ис- тория жизни на Земле сможет дать ключ к предсказаниям за- висимости между типами форм жизни, которые могут сущест- вовать на планетах других зве- здных систем, и другим хими- ческим составом атмосферы. Если есть жизнь в космосе, то как ее обнаружить и идентифи- цировать? Кибернетики начали изуче- ние процессов, происходящих в живых организмах, с несколь- ко другой точки зрения — с точ- ки зрения науки об управляю- щих системах и процессах. В ки- бернетическом мире хорошо известно имя российского уче- ного А. Холмогорова, серьезно занимавшегося изучением жиз- недеятельности организмов. Он обратил внимание на то, что лю- бое проявление жизни в первую Можно ли описать жизнь в мате- матических терминах? очередь связано с особым обра- зом организованным обменом и использованием информации. Обмен информацией — главное отличие живого существа от без- жизненной материи. Знаете ли вы, что... Информация — это не только информация, которой обмениваются люди между собой. Это еще обмен сведениями между человеком и машиной, автоматом и автоматом, обмен сигналами в животном и растительном мире, передача признаков от клетки к клетке и т.д.
108 Жизнь на Земле? Невероятно! Кибернетика в переводе с гре- ческого означает «искусство уп- равления». Это наука об общих закономерностях процессов уп- равления и передачи информа- ции в машинах, живых организ- мах и обществе. В зависимости от того, в какой области исполь- зуются ее методы, выделяют тех- ническую, экономическую, ме- дицинскую кибернетику. Сейчас мы с вами говорим о биокибер- нетике. Передача по специальным ка- налам какого-либо качества энер- гии или вещества (как носителя информации) приводит к тому, что система производит дейст- вия, использующие и преобра- зующие энергию или вещество в неизмеримо большем количест- ве. Мы это можем представить, вспомнив, как производится лю- бое действие, требующее мышеч- ного усилия. Импульс, который посылает мозг в нервные окон- чания, чрезвычайно слабый, ес- ли замерить его с помощью при- боров. Но в результате мы под- нимаем тяжелую вещь, тянем, двигаемся и т.д. Мало кто знает, что даже обыч- ное слово, услышанное нами, вы- зывает небольшие биохимичес- кие изменения на клеточном уровне. Если полученная инфор- мация для нас не важна, то вся система организма вскоре воз- вращается к своему первоначаль- ному состоянию. Мы все знаем из собственного опыта, как боль- но может ранить слово. Ведь го- ворят же: «словом можно убить человека». Да, некоторые сло- ва, а если брать шире — инфор- мация — способна вызвать из- менения в нашем организме. От каких-то слов «вырастают кры- лья» , от чего-то могут «опускать- ся руки», что-то помогает «свер- нуть горы ». Любое действие приводит к значительным изменениям в раз- делении энергии, вещества и ин- формации как в живом организ- ме, так и в окружающей среде. А. Ляпунов обратил внима- ние, что многие базовые понятия биологии могут быть использо- ваны как частные и конкретные случаи общих понятий киберне- тики. Например, такое фунда- ментальное понятие как наслед- ственность, Ляпунов предложил рассматривать как реализацию
Зарождение жизни на Земле 109 общих законов, регулирующих процессы накопления, хранения и передачи информации. Рефлек- сы, в биологическом смысле, — это ответ на воздействие внеш- ней среды. И снова биологичес- кий термин легко вписался в кибернетические понятия «об- ратная связь» и «канал связи». Дальше А. Ляпунов начал искать такую функциональную особен- ность, которая была бы присуща любым формам жизни — на Зем- ле ли, на Марсе, в туманности Андромеды... Если сравнить живое и нежи- вое вещество, то легко заметить, что последнее организовано со- вершенно другим образом. Глав- ное различие не в сложности ор- ганизации и не в том, что живое питается, растет и гибнет. Крис- таллы тоже растут. Камень тоже разрушается. А «питающаяся кап- ля» заведомо неживого и неорга- нического вещества известна очень давно. В чем же разница? Знаете ли вы, что Мышечная ткань теплокров- ных животных имеет более или менее постоянную температу- ру в разных погодных услови- ях, но кусок говядины в холо- дильнике остынет, а на сково- роде нагреется. Что делает ящерицу живым су- ществом с точки зрения киберне- тики? Возьмем две группы веществ: «живую» и «неживую». Пусть основные характеристики у них будут сходными — масса, объем, температура, химический состав и т.д. Понаблюдаем за тем, как будут изменяться эти характе- ристики. Не очень хороший, за- то наглядный пример: куриное яйцо. В организме птицы оно бу- дет сохранять постоянную тем- пературу, но и вареное яйцо, ес- ли держать его в теплой воде, не остынет и не нагреется, то есть тоже будет иметь постоянную температуру. В качестве второ- го примера возьмем обыкновен- ную ящерицу. Это, без сомнения,
110 Жизнь на Земле? Невероятно! живой организм. Ящерицы, как и другие пресмыкающиеся, от- носятся к разряду холоднокров- ных животных: температура их тела во многом зависит от окру- жающей среды. Живым организмам свойст- венно постоянство химического состава и наличие механизмов, поддерживающих постоянство внутренней среды. Другими сло- вами, если мы вытащим яйцо из теплой воды на холодный воз- дух, оно быстро остынет. С яще- рицей этого не происходит. Если вещество даже в небла- гоприятных условиях продол- жает сохранять основные харак- теристики неизменными, зна- чит, в нем происходят какие-то реакции, цель которых — сохра- нение и поддержание определен- ного состояния. Такие реакции А. Ляпунов назвал сохраняющи- ми. Мышечная ткань теплокров- ных животных имеет более или менее постоянную температуру в разных погодных условиях, но Процесс горения кусок говядины в холодильни- ке остынет, а на сковороде на- греется (не говоря уже о тысяче других процессов, изменяющих структуру вещества). Горящее полено тоже находит- ся в состоянии обмена с окружа- ющей средой: кислород вклю- чается в химические реакции, в ходе реакций выделяется угле- кислота. Но после такого обме- на неживой предмет перестает быть тем, чем был вначале. Со- вершенно иначе обстоит дело с живыми существами. Для них обмен с окружающей средой — условие существования. Чело- век в абсолютно темной комна- те без всякого общения с внеш- ним миром сходит с ума. Что же происходит, если по- смотреть на эти процессы с точ-
Зарождение жизни на Земле 111 ки зрения кибернетики? Живое вещество не просто взаимодейст- вует с окружающей средой. У не- го есть каналы связи, по которым оно может принимать ту или иную информацию (глаза, уши и т.п.). Затем происходит « обработка и анализ информации» — требует ли она немедленной реакции, или просто может быть «принята к сведению». Это неотъемлемая черта, свойственная всему живо- му. Биологи называют ее «раз- дражимостью» . Если нужно, то после анали- за «внешней информации» по другим каналам связи — уже вну- три вещества — распространяет- ся новая информация. Под ее воз- действием происходят процессы компенсации. Поэтому структу- ра вещества продолжает сохра- нять свои характеристики, не- смотря на какие-либо изменения в окружающей среде. Таким образом, управляющая система должна быстро и эффек- тивно воспринимать и анализи- ровать информацию, поступаю- щую как извне, так и изнутри. Для этого поступающая инфор- мация разбивается на отдельные фрагменты и сравнивается с той, что хранится в «запоминающем устройстве». Такими «храните- лями памяти », как думал Ляпу- нов, могут быть макромолеку- лы, состоящие из большого чис- ла атомов. Они в состоянии на- дежно сберегать информацию и не «путать» сигналы, посланные управляющей системой, с есте- ственными физическими про- цессами, например, хаотичным броуновским движением. Чем больше объем памяти, тем бога- че реакции вещества на внеш- ние воздействия, тем устойчи- вее система. Любые процессы идут с затра- тами энергии. Живой организм должен иметь определенный энер- гетический запас и при этом со- хранять его неизменным. Что- бы сохранять энергию система должна ее непрерывно затрачи- вать. Это возможно лишь в том случае, если энергия непрерыв- но поступает извне — с пищей. Проще говоря, все живое долж- но питаться. Теплокровные жи- вотные, например, поддержива- ют температуру своего тела теп- лом, которое выделяется при Знаете ли вы, что... Если бы при помощи каких-ни- будь устройств удалось собрать тепло, которое человек выделя- ет каждые сутки в окружаю- щую среду, то его количества хватило бы, чтобы вскипятить два ведра воды. i Г
112 Жизнь на Земле? Невероятно! переваривании пищи. Это их «внутренняя топка». Поэтому все живое обречено на регулярные приемы пищи. «Излишки» об- мена веществ выводятся нару- жу, замыкая круг обмена с ок- ружающей средой. В сложных системах сущест- вует так называемая иерархия управляющих систем. Надсис- тема, система, подсистема — вот лишь некоторые термины, отра- жающие наличие иерархии. Си- стемы более высокого уровня ор- ганизуют работу систем более низких уровней. Такая иерар- хия прослеживается и в уровнях организации живого. Все живое на нашей планете представлено в виде «дискрет- ных единиц» — организмов, осо- бей. В свою очередь, каждый ор- ганизм состоит из органов, клеток, молекул (своего рода «подсисте- мы»). При этом он входит в бо- лее крупные «макросистемы», такие как вид, популяция, биоце- ноз, биосфера в целом. На молекулярном уровне чет- ко прослеживается однообразие дискретных единиц. Это те хи- мические вещества, которые вхо- дят в состав клетки. Об этом мы уже говорили ранее, так что по- вторяться не будем. Следующий уровень органи- зации живой материи — клеточ- ный — тоже отличается однотип- ностью. В истории нашей плане- ты огромный промежуток време- ни — почти миллиард лет — все живые организмы находились на этом уровне организации, т.е. были исключительно однокле- точными. Клетки не сразу «слипаются» в организм. Сначала они образу- ют ткани и органы. На этом уров- Знаете ли вы, что... Высокоорганизованные организмы острее реагируют на изменения окружающей среды (изменение магнитного поля, радиации и т.п.), а значит, более подвержены мутационным изменениям в рамках ви- да. Это частично противоречит тезису об устойчивости сложно орга- низованных систем. По мнению некоторых ученых, в процессе раз- вития планеты были периоды, когда Земля полностью теряла атмо- сферу. В создавшихся условиях выжили только простейшие организмы, возможно, некоторые насекомые, и, что уже менее вероятно, пре- смыкающиеся. Но жизнь не остановилась. «Биосистема» нашла ре- сурсы для ее возобновления.
Зарождение жизни на Земле 113 не клетки приобретают специа- лизацию. Не надо обладать боль- шими познаниями в биологии, чтобы заметить, что кожа, кос- ти, внутренние органы отлича- ются по строению и выполняе- мым функциям. Чем выше уровень организа- ции, тем большее разнообразие мы наблюдаем. Оно вызвано но- выми комбинациями систем низ- шего порядка. В настоящее вре- мя на Земле известно более мил- лиона видов животных. Особь — это элементарная единица жиз- ни, ее реальный носитель. Теперь мы видим, что и жи- вые организмы отличаются по «степени сложности». Клетка состоит из большого количества элементов, клетки организуют- ся в ткани, ткани — в органы, органы — в организмы, а они в более крупные системы — виды, популяции, экосистемы. У каж- дой единицы есть своя управля- ющая система, но все они объеди- нены иерархической связью в Знаете ли вы, что... По какому-то всеобъемлюще- му закону многие научные от- крытия происходят одновре- менно в разных точках земно- го шара, иногда даже в один день. Схема иерархии биосистемы. Хи- мические элементы объединяют- ся в молекулы. Молекулы форми- руют клетку. Клетки образуют ткани и органы живого организ- ма. Совокупность живых организ- мов данной территории образу- ют популяцию. Все живые организ- мы планеты образуют биомассу планеты — биосферу глобальную систему, сохраняю- щую жизнь. Данную глобаль- ную систему пока называют би- осферой. Но, возможно, это еще не самый высокий уровень орга- низации.
114 Жизнь на Земле? Невероятно! Для того чтобы макробиосис- тема продолжала существовать, должны появляться новые «про- стейшие» системы, то есть новые живые организмы. В природе это происходит благодаря размно- жению. Однако если каждый раз информацию придется накапли- вать заново, система быстро раз- рушится. И нашелся выход в пе- редаваемом генетическом аппа- рате. До сих пор биология и кибернетика не противоречили друг другу. Ляпунов сумел в свою теорию включить и естественный отбор. Действительно, при передаче информации неизбежно проис- ходит большее или меньшее ее искажение. Если искажение пре- вышает какой-то предел, рабо- та управляющей системы либо прекращается, либо изменяет- ся сама система анализа посту- пающих данных. В результате система иначе реагирует на внеш- ние и внутренние сигналы. По- добные изменения могут полно- стью разрушить систему (в худ- шем случае), либо вызвать «мутации», которые помогут си- стеме самосохраниться. Ляпу- нов считал, что именно так ра- ботают эволюционные механиз- мы. Таким образом, живые си- стемы — это самоуправляющи- еся, саморегулирующиеся, са- моорганизующиеся системы. Кроме того, это самовоспроиз- водящиеся системы. Не пытаясь дать исчерпыва- ющее определение жизни, уче- ный осторожно говорил о ней так: «Это высокоустойчивое со- стояние вещества, использую- щее для выработки сохраняю- щих реакций информацию, ко- дируемую состоянием отдельной молекулы ». Это определение было дано еще в 1962 году. Казалось, что вот-вот — и тайны жизни будут раскрыты, записаны в школь- ных учебниках, и человек смо- жет творить не хуже, а лучше природы. Прошло меньше полу- века. Уже не вызывает удивления ни трансгенная инженерия, ни клонирование, но и биологи, и системщики с грустью говорят о том, что чем больше они узна- ют об отдельных деталях живо- го организма, чем глубже про- никают в тайны жизни, тем даль- ше наука от исчерпывающего определения — что же такое жизнь.
Глава IV. ЖИВАЯ ИСТОРИЯ ЗЕМЛИ. Эволюция живой природы НА ЗАРЕ ЖИЗНИ Архей. Протерозой (3 500—570 миллионов лет назад) 11 ередко исследователям и ученым приходится говорить: «предполагаем», «точно не ус- тановлено» , «не знаем»... Даже в таких ключевых вопросах как происхождение жизни, переход к многоклеточным организмам, разделение на животных и расте- ния, происхождение многих ви- дов животных, в том числе че- ловека, полной ясности нет. Часть ученых приближают мо- мент появления жизни на Зем- ле, другие, наоборот, отодвига- ют ее появление вглубь времен. Ископаемые микроорганизмы, найденные в древних скалах Ав- стралии и Южной Африки, де- монстрируют, что жизнь опреде-
116 Живая история Земли ленно присутствовала на Земле 3,5 миллиарда лет назад. Даже в еще более древних скалах в Гренландии, возрастом в 3,9 мил- лиарда лет, найдены молекулы, содержащие углерод, которые могли принадлежать только жи- вым организмам. 3,5 миллиарда лет назад, ког- да жизнь только зарождалась, не было ни птиц, ни рыб, ни да- же медуз. Все это появилось поз- же. А сейчас, в архее, следы жиз- ни очень незначительны: бакте- рии да сине-зеленые водоросли. Прошел огромный период вре- мени, прежде чем картина изме- нилась. В протерозое, 2,6 млрд лет назад, уже появились живые организмы, в клетках которых было ядро, и даже первые, пока еще примитивные, многоклеточ- ные. Но все эти существа оста- вались по-прежнему не фотоге- ничными. В каждом зеленом растении, будь то дерево или микроскопи- ческое водное растение, которое нельзя увидеть невооруженным глазом, происходит реакция фо- Первые растения планеты тосинтеза. Первыми на планете, по-видимому, осуществили ее сине-зеленые водоросли. Они обитали в первозданных водо- емах нашей планеты, окружен- ной атмосферой, абсолютно не- пригодной для дыхания: угле- кислый газ, аммиак, метан и немного водных паров. Медлен- но, но непрерывно выделяя в ат- мосферу кислород, растения пол- ностью изменили ее состав. Бла- годаря этому процессу изменился и облик Земли. Появился расти- Знаете ли вы, что... В 1964 г. американский астрофизик К. Саган доказал, что за 1 млрд лет на 1см2 Земли могло накопиться до сотен(!) килограммов амино- и органических кислот, необходимых для дальнейшего производст- ва клетки.
Зарождение жизни на Земле Сине-зеленые водоросли тельный и животный мир, пора- жающий своим разнообразием и поныне. Но сначала, как пред- полагают ученые, произошли две совершенно не располагаю- щие к жизни вещи. Наличие на земле растений, с одной стороны, увеличило ко- личество кислорода в атмосфе- ре, но с другой стороны, сокра- тило в воздухе уровень двуоки- си углерода (углекислого газа). Знаете ли вы, что По одной из гипотез, растения и грибы заселили сушу намного раньше, чем считалось прежде. Теперь исследователи утверж- дают, что наземные растения развились примерно 700 мил- лионов лет назад, а грибы по- явились на суше около 1,3 мил- лиарда лет назад, то есть в се- редине протерозоя. Именно углекислый газ вызы- вал на планете тепличный эф- фект. Когда же его уровень по- низился, процесс глобального потепления сменился на прямо противоположный. Тепло на пла- нете перестало задерживаться, температура воздуха и воды по- низилась. 750—580 миллионов лет назад почти вся планета по- крылась льдом. Но потихонеч- ку жизнь взяла свое. Количест- во углекислоты увеличилось на- столько, что произошел так называемый «кембрийский взрыв ». ПОЛМИЛЛИАРДА ЛЕТ НАЗАД... ЖИЗНЬ ВСТУПАЕТ В СВОИ ПРАВА Кембрий, Ордовик (570—440 миллионов Нлет назад) астоящий «взрыв жиз- ни» произошел полмиллиарда лет назад, в кембрии. В это вре- мя Земля вместе со всей Солнеч- ной системой проходила около центра нашей Галактики. Изме- нилось гравитационное поле пла- неты, стало интенсивней косми- ческое излучение. То и дело вспы- хивали новые вулканы, росли горы. Атмосфера была пресыще-
118 Живая история Земли на углекислым газом и напоми- нала уж никак не современную, а скорее венерианскую, с той по- правкой, что давление у поверх- ности Земли было огромным — около 100 атмосфер. Конечно, на поверхности планеты в таких условиях было бы невозможно жить. Но жизнь была возможна в морях и океанах. Даже то, что в воздухе и в воде было много уг- лекислого газа, пошло живым организмам на пользу. Углекис- лый газ вступал в химические реакции с образованием солей. Откуда, вы думаете, появились у живых организмов панцири, раковины, а затем и скелеты? Из известняка (Са СО3). Первые существа не преминули восполь- зоваться избытком известняка в морской воде и стали срочно строить себе кто «броню», кто «домики»... В морских глубинах уже во всю кишела жизнь в раз- нообразных формах. Здесь бы- ли покрытые известняковым ске- Знаете ли вы, что... Кораллы могут образовывать целые острова. Большой Барь- ерный коралловый риф, напри- мер, растянулся более чем на 2 тысячи километров вдоль се- веро-восточного побережья Ав- | Кораллы — древнейшие предста- вители фауны летом кораллы, губки, морские лилии. Самые древние животные ве- дут «оседлый» образ жизни и не способны передвигаться. Пористые вазы и кубки, кус- ты и шары, равно как и другие формы губок, появились пол- миллиарда лет назад и мало из- менились с того времени. Через тонкие поры губки фильтруют воду, задерживая лишь пита- тельные вещества. Еще один очень древний пред- ставитель фауны — коралл. Го- воришь «коралл» и представля- ешь тропики, теплую воду и раз- ноцветное дно океана. Коралловые полипы — самые низкооргани- зованные из многоклеточных жи- вотных. Это — животное, несмо- тря на свой внешний вид. Корал- лы питаются мелкой, но живой
Зарождение жизни на Земле 119 добычей, загоняя ее ресничками щупалец в рот. Кораллы, как пра- вило, одеты в твердый скелет. Отмирая, они образуют целые подводные горы и даже острова. Но мало кому известно, что бли- жайший родственник коралла — это... медуза! Да-да, мягкотелая, полупрозрачная медуза! Можно даже сказать больше: это разные стадии — прикрепленная и пла- вающая — одного организма. Как это происходит? — спросите вы. Коралловые полипы размножа- ются почкованием. При этом у большинства известных видов «полипчики» не отрываются, а растут там, где начали, образуя впоследствии ветвистые коло- нии. Но временами на колонии появляются не совсем обычные почки. Из них вырастают не «по- липчики», а куполообразные ма- ленькие медузки. Медузки, ес- тественно, не хотят расти, как цветы. Их тянет в путешествие. Они отрываются от колонии и уплывают. Однако чаще бывает так, что та или иная стадия в развитии это- го интересного организма выпа- дает, и коралл или медуза оста- ются «в одиночестве». Еще одна группа животных, очень распространенных в тот период времени — членистоно- гие трилобиты, похожие на мок- Трилобит риц. Эти животные медленно пе- редвигались по илистому дну, заглатывая все съедобное. Мел- кие и крупные — до одного ме- тра в длину, плоские и шарообраз- ные, гладкие и колючие — они так же неторопливо ползали весь ордовик и силур, во время линь- ки сбрасывая свой «панцирь», чтобы вскоре обзавестись новым. Невообразимо долго сущест- вуют моллюски. Сотни тысяч видов их неспешно ползают и сейчас. Точно так же они полза- ли по океаническому дну в во- дах кембрия. Но были среди них и активные виды. Ископаемые
120 Живая история Земли раковины таких моллюсков за- частую имеют гигантские раз- меры. Представьте себе «коле- со» раковины аммонита диаме- тром 2 м или головоногого моллюска-наутилида, чья рако- вина могла иметь несколько ме- тров в длину — этакий неболь- шой сарай. Хотя наутилиды бы- ли полмиллиарда лет назад грозными и многочисленными хищниками, до наших дней до- жили только небольшие жем- чужные кораблики — наутили- усы. Зато прекрасно сохрани- лись другие представители головоногих моллюсков — вось- миногие осьминоги, десятино- гие каракатицы и кальмары. Современные кальмары разме- рами, возможно, даже перещего- ляли своих предков. Длина их тела вместе со щупальцами до- стигает 15—18 метров. Большой процент углекисло- ты в воде повлек за собой буйный рост всех видов водорослей. Это увеличило содержание кислоро- да в воздухе до 2% и образовался озоновый слой, защитивший пла- нету от вредного ультрафиолета. Жизнь стала возможна не толь- ко в воде, но и на суше. Температурные границы, при которых водоросли способны су- ществовать, очень широки. Уже обнаружено порядка 70 видов Водоросли «снежных» водорослей. Они жи- вут не где-нибудь в Красном мо- ре, а... на полярных льдинах! Их даже можно встретить на засне- Знаете ли вы, что... Среди водорослей есть и мик- роскопические бактериоподоб- ные организмы, видимые толь- ко сквозь призмы микроскопа, и просто огромные «деревья», достигающие 60 метров. Это древнейшие представители рас- тительного мира. Они возник- ли сотни миллионов лет назад.
Зарождение жизни на Земле женных высокогорных верши- нах. Если вы увидите на льду ос- тровки красного, бурого, зеле- ного или другого цвета, то знай- те — это водоросли. ПЕРВЫЙ РАЗ НА СУШЕ Силур (440—410 миллионов лет назад) JL> конца силура жизнь была сосредоточена в океане: водорос- ли, простейшие, кораллы, губ- ки, кольчатые черви, разнообраз- ные моллюски и трилобиты, гро- мадные хищные трехметровые ракоскорпионы. Появились пер- вые рыбообразные животные, за- щищенные панцирем из костных пластинок и чешуек — брониро- вано-чешуйчатые, зубастые «ры- бы»-хищники. Первые живот- ные не имели ни костей, ни по- звоночника. Отдельные иголки из кальцита или кремнезема бы- ли просто рассеяны в толще по- крова и не составляли сплошно- го крепкого скелета. В силуре появились опасные хищники, например, хорошо зна- комые всем акулы. Эти рыбы с жесткой, как наждак, покрытой множеством костных зубов, шку- рой пожирали все, что попадало им в зубы. У столь же древних Разноцветные раковины современ- ных моллюсков скатов зубы не были острыми, а напоминали скорее булыжную мостовую. Такими зубами они легко перетирали даже жесткие ракушки. Силур не был спокойной эпохой в жизни Земли. Со дна морей на- чали подниматься новые мате- рики, вулканы, горные цепи. На границу с сушей, туда, куда еще добиралась прибойная волна, вы- брались первые поселенцы бере- га — водоросли и грибы, а затем и псилофиты — первые настоя- щие растения, отдаленно напо- минающие мхи. Псилофит в пере- воде с греческого означает голое растение (psilos лысый, голый + phitos растение). Эти растения действительно были «лысыми». У них не было листьев, не было корней — голые серые прутики. Прошло много миллионов лет,
122 Живая история Земли прежде чем у них появились пер- вые настоящие листья и разви- тая корневая система... Вслед за растениями выбра- лись на поверхность некоторые животные — многоножки, скор- пионы, пауки и тогда еще бес- крылые насекомые. Легко ска- зать — «выбрались»! На самом деле для такого простого, каза- лось бы, дела потребовалось пол- ностью перестроить свой орга- низм, требовались новые орга- ны дыхания, нужно было привыкнуть к повышенному дав- лению. На суше каждая часть тела весит тяжелее. Надо было привыкнуть и к этому. А еще требовалось приспособиться к колебаниям температуры, кото- рые на суше гораздо ощутимее, чем в воде. Червяки и малень- кие червячки быстро заняли свою нишу, зарывшись во влажную почву. Медлительные и неуклю- жие моллюски-улитки спасались от невзгод в своих «домиках». Не зря же они таскали их за со- бой столько времени! Ракоскорпионы, клещи, пау- ки — первые настоящие хищни- ки суши. Скорпионы почти не изменились внешне, несмотря на более чем преклонный воз- раст — 400 млн лет: те же клеш- ни, тот же хвост. Только измель- чали. Среди них уж не встретишь трехметровых чудовищ. ЛЯГУШКИНЫ ПРЕДКИ И КОЕ-КТО ЕЩЕ Девон (410—350 миллионов лет назад) евон — это время резкой смены'климата. Климат стал очень сухим. Температура рез- ко менялась в течение дня: днем жарко, ночью холодно. Лето, зи- ма стали ярко выражены. Вод- ные бассейны летом пересыха- ли, зимой промерзали. Невоз- можно было выжить в таких условиях и не измениться. И при- рода изменилась. Появились дво- Знаете ли вы, что... 10 тыс. угрей своей энергией могли бы сдвинуть с места электропоезд, и даже несколько минут обеспечивать его движение. Но потом бы поезд стоял несколько суток, дожидаясь, пока угри восстановят свой запас электрической энергии. Такие электрические рыбы появились миллионы лет назад.
Зарождение жизни на Земле 123 Старина четвероног — латимерия яко дышащие рыбы. Они умели дышать и в воде (жабрами) и в воздухе (с помощью особых пу- зырей). Такие рыбы до сих пор встречаются в пересыхающих от жары водоемах Австралии, Аф- рики, Южной Америки — они зарываются в грязь и ил, ско- пившийся на дне, и впадают в спячку. После сезона дождей все ложбинки, ямки, моря и озера снова наполняются водой и ры- бы просыпаются... До наших времен дожила толь- ко одна кистеперая рыба — ла- тимерия. В девоне подобных рыб было множество. На своих силь- ных мускулистых плавниках та- кие рыбы переползали от одно- го водоема к другому. Ползаю- щие рыбы преодолевали значи- тельные расстояния в поисках нового места жительства. Зача- стую им приходилось пробирать- ся сквозь заросли папоротников, плаунов и хвощей. В конце кон- цов многие из них частично при- способились к жизни на суше, но перестали быть рыбами. По- явились первые водные живот- ные на четырех лапах — стего- цефалы («панцирноголовые»). ПАПОРОТНИКОВЫЕ НЕБОСКРЕБЫ Карбон (350—285 миллионов лет назад) оря то отступали, то сно- ва возвращались. Во влажном, теплом климате карбона легко образовывались болота. Их чис-
124 Живая история Земли Папоротники ленность резко возросла: забола- чивались мелкие озера и реки, а порой и моря. Проснулись потух- шие вулканы. Избыток тепла, влаги и углекислого газа изме- нил растения. Теперь это был не папоротник, а целое дерево, вы- сотой с шестнадцатиэтажный дом. Только тогда плауны дости- гали 40 метров в высоту (лепи- додендроны, сигиллярии). Тол- щина же ствола могла быть боль- ше метра. Даже хвощи были высокими — 10-18 метров. Та- кую вымершую разновидность хвощей называют каламитами. Лепидодендроны («чешуедре- вы») — это вымершие плауновые растения, имевшие ствол высо- той 30-40 метров и диаметром около двух метров. Свое название они получили за характерный узор-чешую (гр. lepis (lepidos) — чешуя). Эти чешуйки были обра- зованы основаниями от- павших листьев. Сигиллярия — еще од- но гигантское растение, вымер- шая разновидность плаунов. Это растение имело прямой ствол, раз- двоенный у верхушки. Листовые рубцы располагались на стволах растений строгими вертикальны- ми рядами. Гигантские папоротники, дре- вовидные хвощи и плауны си- гиллярии с узорной корой обви- вались папоротникообразными лианами. Деревья, стоя «по ко- лено» в болоте, часто подгнива- ли, отмирали, образуя такие по- лезные ископаемые как торф и уголь. Уголь — это спрессован- ные под большим давлением под- гнившие остатки древних расте- ний, занесенные толстым слоем песка и ила. «Возраст» угля, ко- торым мы отапливаем наши до- ма, весьма солиден — 350 млн лет. Эпоху, в которую началось Знаете ли вы, что... Деревья могут достигать высоты с четырнадцатиэтажный дом? Ли- стья, опадая, в состоянии оставлять на коре деревьев шрамы? Тол- щина ствола в диаметре может быть больше двух метров?
Зарождение жизни на Земле 125 Карбоновый лес его образование, назвали камен- ноугольным периодом. Приня- тое в европейской науке назва- ние «карбон» произошло от лат. carbo (carbonis) — «уголь», и зна- чит то же самое: «каменноуголь- ная эпоха». Но не только торфом и камен- ным углем прославился этот пе- риод. Вы можете представить се- бе бронированную стрекозу с раз- махом крыльев в метр? Нет? Но именно такими были первые кры- латые насекомые. Среди первых наземных животных были и вез- десущие тараканы. За миллио- ны лет они совсем не измени- лись. Уж кому-кому, а им все-
126 Живая история Земли гда хватало пищи. Безумно рас- плодились пауки, клещи, раз- личные многоножки. Пауки так же плели свои сети, поджидая менее удачливых насекомых. Паутина не только обеспечива- ет паука вкусным обедом. Из нее он устраивает себе убежище и плетет кокон, в который откла- дывает яйца. Самое необычное существо кар- бона — ихтиостега — что-то на- поминающее рыбу на четырех но- гах с полурыбьим хвостом-плав- ником, сохранившее остатки жаберной крышки, и одновре- менно похожее на очень крупную ящерицу. Если бы не лапообраз- ные плавники, то это, пожалуй, была бы рыба. Однако даже с та- Ихтиостега — первое земноводное кими конечностями на сушу вы- ходить пока рановато. Поэтому большую часть своей жизни их- тиостега проводила в воде. Это существо достигало метра в дли- ну и было первым земноводным на планете. Возможно, «лапы» да- вали ей возможность, притаив- шись в прибрежных зарослях под- жидать добычу.
Зарождение жизни на Земле 127 По-настоящему оторваться от воды смогли пришедшие на сме- ну ихтиостегам рептилии. Уже появились «лягушкины родственники» — батрахомор- фы (гр. batrachos лягушка). Мень- ше было их панцирных, зубас- тых родственников — антрако- завров. Тоже, кстати, амфибий. Были и мелкие земноводные без чешуи, с голой кожей. Они мог- ли дышать всей поверхностью тела. Но, в конечном счете, зем- новодные не смогли противосто- ять рептилиям, и те активно от- воевывали жизненное простран- ство. Четвероногие обитатели при- брежных зарослей очень разли- чались между собой. Здесь бы- ли и хищники, и жертвы. Но по- настоящему вольготно рептилии почувствовали себя в следую- щем, пермском, периоде. В ВОДЕ И НА СУШЕ Пермь (285—230 миллионов лет назад) пермский период вновь вернулся засушливый климат. Температура в начале перми по- низилась до +20 °C. Пересохла часть водоемов. Высохли боло- та. Многие группы животных не Нынешние пресмыкающиеся не так уж сильно отличаются от своих далеких предков смогли измениться вместе с кли- матом и вымерли. Вместо них появились новые. Главный шаг был сделан: появились живот- ные, не зависимые от воды. Это первые рептилии, или как их по- другому называют, пресмыкаю- щиеся. Они оделись в твердую чешую, что уберегло их от пере- грева и высыхания. Стали более совершенными легкие, подвиж- ными ребра, проворнее ноги. Ик- ринки обросли скорлупой, и те- М V> Л1ЧЯ1Г <Г Г\ДЧ V
128 Живая история Земли перь им не нужно было находить- ся в воде, ожидая «созревания». Хотя первые рептилии появи- лись еще в карбоне, но именно сейчас они стали очень много- численны и разнообразны. Рога- тые, многорогие и совсем безро- гие, чешуйчатые и похожие на жаб, с костными шипами или ко- жей, покрытой слизью, мелкие и гибкие протоящерицы или же огромные «бегемото-носороги» (увы, сходство только в разме- рах, это еще не млекопитающие) активно боролись за место под солнцем, уходя все дальше и даль- ше от воды вглубь леса вслед за вкусной пищей и добычей. Ящеры, так условно палеон- тологи называют позвоночных животных, которые, что назы- вается, «ни рыба ни мясо». С точ- ки зрения науки, это уже, конеч- но, не рыба, но еще не млекопи- тающее и не птица. Обычно, когда говорят «ящеры», подразумева- ют гигантских холоднокровных ящериц. Это не совсем так. Их размеры были разными, и груп- пы животных, подпадающих под общее название, сейчас биологи относят к разным группам. Были среди них и предки млекопита- ющих (например, тероморфы), и ошибочно относимые сюда ам- фибии (антракозавры, батрахо- морфы и др.), и настоящие пре- Парейазавр смыкающиеся ящерицы (парей- азавры и др.). Чтобы было немного легче ори- ентироваться, предлагаем вам запомнить, что «заур» (гр. sau- ros) — это ящерица, «зух» (гр. suc- hos) — крокодил, «(гер) петон» (гр. herpeton) — змея, шире: пре- смыкающееся, «терий» (гр. the- riori) — зверь, «церато» (гр. keras (keratos)) — рог, «морф» (гр. тог- phe) — образ, подобный чему-ли- бо, «одонт» (гр. odus (odontos) — зуб, «цефал» (гр. kephale) — голо- ва, «опс» (гр. ops) — лицо, физи- ономия, «под» (гр.pus (podos)) — нога. Рептилии защищали свое те- ло по-разному. Часть оделась в броню чешуи, другие остались без нее, у третьих возникли так называемые костные щитки, чет- вертые покрылись неведомой до-
Зарождение жизни на Земле 129 селе растительностью — шерстью. Четвертые и были предками мле- копитающих. Это тероморфы — звероподобные существа, появив- шиеся около трехсот миллионов лет назад. Они были достаточно широко распространены, на что указыва- ют палеонтологические находки, но еще не могли составить серь- езную конкуренцию своим даль- ним родственникам — настоя- щим ящерам. Рептилии же чув- ствовали себя очень вольготно. Самые известные из них — па- рейазавры. Парейазавры — круп- Поднятъся в воздух мечтает каж- дая ящерица ные, около трех-четырех метров рептилии с крупными костными выступами в щечной области че- репа — «воротником». Их остан- ки рассказали нам, что парейа- завры в большинстве своем жи- ли стадами и питались водоросля- ми. Конечно, они могли выйти из воды, но гораздо уютнее себя чувствовали в море. Их кожа, по всей видимости, была мягкой и слизистой, напоминала кожу со- временных жаб. И может быть, подобно современным жабам, они имели ядовитые бородавки. У не- которых из них, например ску- тозавра, (гр. skutos щит +...завр) тело было покрыто костными щит- ками. Глядя на этих больших, но в общем-то безобидных (если их не трогать руками) животных, ни за что не скажешь, что их бли- жайшие родственники могли до- жить до наших дней. Но это так! Это не кто иной, как... черепахи. Они выжили, потому что прикры- лись панцирем. Он был им защи- той и от врагов, и от солнца. Не искушая судьбу, они не рискну- ли вырасти до больших размеров. Знаете ли вы, что... Во влажных тропических азиатских лесах Индии и Малайзии мож- но повстречать небольшого летающего дракончика. На таких же кожных перепонках первые ящеры поднялись в небо. £5
130 Живая история Земли Шипы — не редкость на голове и современных рептилий Наверное, это помогло им просуще- ствовать около 250 миллионов лет. И сегодня в тропических ле- сах Азии можно встретить лета- ющего дракончика, живущего на деревьях и питающегося му- равьями. По бокам у этого вида ящериц находятся мембраны- перепонки (патагиум). Летаю- щий дракончик их расправляет и совершает короткие перелеты с ветки на ветку, Такие «кры- лья» позволяют ему летать на расстояние порядка двадцати метров. В конце пермского пе- риода и в триасе тоже существо- вали летающие рептилии. Это, например, лонгисквама. Она ле-
Зарождение жизни на Земле 131 Типичная картина пермского периода. На переднем плане титанофонеусы, на заднем — эстемменозухи тала за счет длинных чешуек. Обычные же «летуны» приспо- собились летать на перепонках, натянутых на длинные ребра. Такие существа найдены в Сред- ней Азии. В Северной Америке обнаружены останки еще одного удивительного существа. Посмо- тришь — та же ящерица. Только на спине по странной прихоти природы зачем-то расположен огромный гребень-парус. Пред- полагают, что он помогал регу- лировать температуру тела... Знаете ли вы, что Большинству животных рога не нужны. Другие обходятся одним, от силы двумя. Сколь- ко было рогов у эстемменозу- ха — даже трудно посчитать.
132 Живая история Земли В перми было много шипас- тых рептилий. Деноцефалов раньше относи- ли к рептилиям, теперь же сбли- жают с млекопитающими. Неко- торые из них имели сильно утол- щенные крышки черепов, что придавало им необычный, устра- шающий вид. К деноцефалам от- носятся титанофонеус, эстемме- нозух и некоторые другие репти- лии перми — начала триаса. Хищный титанофонеус дости- гал трех с половиной метров. Эстемменозух — крупное, до четырех метров в высоту, назем- ное животное перми, с необы- чайно массивным скелетом, раз- мерами с доброго бегемота и че- репом, увенчанным костными выростами. Зачем одному жи- вотному столько рогов, зачастую еще и ветвящихся — совершен- но непонятно. Из-за таких вот страшноголовых вся группа по- лучила название деноцефалы. Не обошлось, конечно, и без хищников. Для того чтобы было легче охотиться, они обзавелись сильными клыками. Появились предки саблезубых тигров дли- ной около 2,5 метров. Но далеко ж им было до современных ко- шачьих! Что-то среднее между ящерицей-вараном, крокодилом и тигром. Причем от тигра толь- ко зубы, да какой-никакой шер- стяной покров. Териодонты (гр. therion зверь + odus (odontos) зуб) — так назывались эти зве- розубые предки млекопитающих перми и триаса. Вскоре появи- лись небольшие млекопитающие зверьки-тероцефалы. Единствен- ный их недостаток — микроско- пический мозг. В конце перми-первой поло- вине триаса немного изменился Знаете ли вы, что Янтарь, кусочки древней смолы, с различными включениями нахо- дят не только где-нибудь в Сибири или Северной Америке. Обнаруже- ны они и во вполне обжитых человеком районах. Так, например, на Украине близ поселка Клесты найдены образцы янтаря самых разных оттенков: и ярко-золотистые, и почти прозрачные, и даже красно- вато-черные. Янтарь есть и под Львовом... Десятки миллионов лет назад, на заболоченных, покрытых мхами и папоротниками участках, росли хвойные деревья. В какой-нибудь янтарной слезинке нет-нет да и попадется то листочек, то какой-то древний жук, то муха. Так при- рода сохранила для нас фрагменты своей истории.
Зарождение жизни на Земле 133 Древнее насекомое в янтаре семянные хвойные растения — прадеды елок, сосен, пихт. У этих растений мощная стержневая корневая система, что позволяет им извлекать минеральные ве- щества с больших глубин. Они не боятся песчаных почв, не боятся и заболоченных мест. Современ- ные сосны живут 150-800 лет, ели — 250-300, лиственница — 400—500. Наверное, их далекие предки жили еще дольше. внешний вид животных — пред- ков млекопитающих. Травояд- ные (если то, что росло, можно назвать травой) тоже приобрели клыки. Правда, кроме двух клы- ков никаких других зубов у них во рту не было. Наверное, ими они разрывали землю и отыски- вали себе еду. Дицинодонты (гр. di(s) два + kyon (kynos) собака + odus (odontos) зуб) — название появившегося вида. Порой эти животные достигали размеров носорога, например, шталеке- рия, обитавшая в Южной Аме- рике примерно 220-200 милли- онов лет назад. Скелеты дици- нодонтов обнаружены даже в Антарктиде. Менялась не только фауна, но и флора. Уже не видно огромных древовидных плаунов и папорот- ников. Они измельчали. На сме- ну им пришли настоящие голо- ЯЩЕРЫ, ЯЩЕРИЦЫ И КРОКОДИЛЫ Триас (230—195 миллионов лет назад) 1 риасовый период начался примерно 230 млн лет назад и длился 35 миллионов лет. В это время исчезли крупные теромор- фы, зато увеличилось число от- носительно мелких звероподоб- ных животных, а в конце пери- ода появились даже первые млекопитающие. Все смелее и смелее становились маленькие зверьки. Придет время, когда они станут полноправными хо- зяевами суши, пока же они не- заметны на фоне динозавров. Динозавры — общее название крупных представителей несколь- ких ветвей особой группы репти-
134 Живая история Земли лий. Многие из них отличались гигантскими размерами (до 60 м) и причудливыми формами. Сре- ди этих животных были и хищ- ники, и растительноядные. Кто- то передвигался на четырех ла- пах, кто-то предпочитал хождение на двух конечностях. Прыгаю- щие, плавающие, бегающие и да- же летающие — вот они какие, цари природы того времени. Их царство длилось 135 миллионов лет — триас, юру и мел. В триасовый период вы нашли бы разнообразнейших текодон- тов — предков крокодилов, дино- завров, птерозавров и птиц. Ог- ромный череп и страшная зубас- тая пасть с шипцеобразным прикусом — вот что бросается в глаза у этих по лу рептилий-полу - динозавров. Их зубы словно спе- циально были приспособлены для охоты на толстошкурых и лохма- тых дицинодонтов. Части скеле- та и черепа подобных животных обнаружены во многих уголках мира. Жили они и на территории нынешней России. В триасовый период существовало загадочное животное. Его никто никогда не видел. Не нашли пока ни его ске- лета, ни его черепа. Оно извест- но только по отпечаткам ног, сле- дам, оставленным на влажной почве и затем окаменевших. Эти отпечатки имеют возраст около 200—220 млн лет и напоминают отпечатки руки человека, за что животное получило свое назва- ние — хиротерий (гр. cheir рука + ... терий). Такими же ранними диноза- врами были небольшие расти- тельноядные фаброзавры, дли- ной около метра, и плотоядные хищники целофизы (около 2 м). И те, и другие бегали на длин- ных задних лапах, сохраняя рав- новесие, балансируя при ходьбе длинным хвостом. Эти бегуны дожили до конца мела. Их позд- ние потомки даже попытались взлетать. Но это были не птицы. Покрытые перьями, нередко имеющие крепкие крылья, без- зубые и хищные, это все-таки динозав-ры: орнитомимы (гр. or- ¥ Знаете ли вы, что... Первые крокодилы появились более двухсот миллионов лет назад. Вымерший четверть века назад крокодил с острова Мадагаскар до- стигал в длину 10 метров. Останки крокодила эпохи динозавров го- ворят о том, что он достигал в длину 18 метров и мог соперничать с са- мими динозаврами.
Зарождение жизни на Земле nis (ornithos) птица + mimos под- ражатель). По строению черепа и скелета они, конечно, похожи на птиц, но сходство только внеш- нее. Все они относятся к боль- шой группе целурозавров (гр. koi- los полый + ига хвост +...завр) с цепкими, хорошо развитыми ко- нечностями, легким скелетом и тонкостенными костями, полы- ми внутри. Уже в триасе вовсю хозяйни- чали страшные хищники — кар- нозавры. Карнозавры (гр. саго (carnts) мясо +...завр) — самые крупные наземные хищники ме- зозойской эры: триаса, юры и мела. Они достигали в длину 15 метров и имели огромный че- реп. Вооруженные мощной пилой кинжаловидных зубов, даром, что без клыков, с редуцирован- ными передними и мощными трехпалыми задними конечно- стями, они могли легко догнать и как ножницами расстричь же- сткую шкуру чешуйчатых ди- нозавров. Знаменитый тиранно- завр-рекс — «царь тиранояще- ров» — тоже относится к карно- заврам. Протоцератопс — небольшой примитивный рогатый, но почти безобидный растительноядный динозавр из группы цератопсов, имевший лишь зачаточный но- совой рог. Это существо дости- Плащеносная ящерица — одна из немногих ящериц, умеющая передвигаться на задних лапах гало двух метров и очень отда- ленно напоминало быка. Его де- теныши вылуплялись из яиц, которые «мама» откладывала прямо в песок. Яйца были не- большими, диаметром до 30 см, Знаете ли вы, что... В Австралии можно встретить спешащую по своим делам по- луметровую плащеносную яще- рицу, мчащуюся, на... двух но- гах! Конечно, на четырех она бежала бы еще быстрее, но тог- да бы ее тело сильнее нагрева- лось.
136 Живая история Земли в плотной известковой скорлу- пе. Множество скелетов прото- цератопсов обнаружено в Цент- ральной Азии. Там же найдены яйца этого динозавра с невылу- пившимися динозавриками. Де- теныши точь-в-точь похожи на своих родителей. Если бы они вылупились, то были бы совсем маленькими и росли бы потом всю жизнь. Но чтобы динозав- рики не погибли и не стали чьей- то легкой добычей, родители должны были о них заботиться, а также охранять место своего гнездования... В триасовом периоде вода при- надлежала лабиринтодонтам — разного рода « зухам »-протокро- кодилам. Несколько миллионов лет спустя, в конце триаса, мы бы уже встретили вполне совре- менного крокодила, с известны- ми нам повадками и способом охоты. Плотная, прочная кроко- дилья кожа с роговыми пласти- нами как нельзя более напоми- нает кожу древних ящеров. Это живое ископаемое. Глядя, на ка- залось бы, неповоротливого ниль- ского крокодила, как не вспом- нить век динозавров! Даже его размеры заставляют содрогнуть- ся — семь метров в длину. Под- жидание добычи, стремитель- ный бросок, мгновение — и все кончилось. Так, наверное, и дви- гались древние рептилии. Сам- ка крокодила, как и миллионы лет назад, откладывает яйца в вырытую на берегу ямку и тща- тельно их оберегает. Когда же детеныш в яйце подрастает, он разбивает скорлупу с помощью расположенного на голове спе- циального рога, который вскоре теряет. В воде появились и новые реп- тилии — ихтиозавры и их бли- жайшие родственники плезио- завры. Ихтиозавр (гр. tchthys (ichthyos) рыба + ...завр) — под- класс хищных морских репти- лий мезозойской эры, обладаю- щих рыбообразным телом. У их- тиозавров был хвост рыбы, морда дельфина, зубы крокодила и плав- ники кита. По внешнему виду они очень напоминают дельфинов и рыб, но на самом деле не явля- Знаете ли вы, что Даже крупные страшные динозавры страдали от мелких всеядных существ, которых и динозаврами-то не поворачивается язык назвать. Они пользовались любой возможностью, чтобы стащить вкусные яй- ца более крупного динозавра. ...
Зарождение жизни на Земле 137 Ихтиозавр ется ни тем, ни другим. Совре- менные дельфины — это млеко- питающие отряда китообразных, ихтиозавр же — рептилия, пре- смыкающееся, родственник яще- риц. А что млекопитающие? — спросите вы. — Неужели их не было? Были. Но от самых пер- вых — триасовых и юрских — зверей обнаружены лишь мел- кие обломки. Суша в то время была покрыта мрачными хвой- ными и светлыми лиственными лесами. В таких лесах обитали некрупные, размером с ласку ик- тидозавры — мелкие хищные животные из группы териодонтов. Они уже были наделены многи- ми признаками будущих млеко- питающих. Произошло деление зубов на резцы, чтобы грызть, клыки, чтобы нападать и оборо- няться, и коренные зубы, чтобы пережевывать пищу. Образовал- ся небный свод, и это позволило воздуху беспрепятственно попа- дать в гортань. Стали более гиб- кими мышцы, скелет. Но мле- копитающие не могли составить Знаете ли вы, что У маленьких новорожденных крокодилят есть... рог! Этим ро- лупу, чтобы выбраться на по верхность. 3 т w
138 Живая история Земли Первые крокодилы появились более 200 миллионов лет назад конкуренцию огромным яще- рам. Триасовый период по праву называют «началом века репти- лий» , с той поправкой, что «на- чало» длилось 35 миллионов лет, а сам «век», включавший в себя триасовый, юрский и меловой периоды, был равен 160-165 млн лет. Знаете ли вы, что Среди крокодилов есть свои ги- ганты и малыши. Недавно был выловлен нильский крокодил, достигающий семиметровой длины. Большой длины дости- гают и обитающие в Централь- ной и Южной Америке кайма- ны — 4-5 метров. Самый же ма- ленький крокодил имеет дли- ну метр и двадцать сантимет- ' ров. Это кайман Осборна. I ЭПОХА ДИНОЗАВРОВ Юра и мел (195—67 миллионов лет назад) _1_ ра, или юрский период, начался почти 200 млн лет на- зад. К тому времени опять изме- нился климат, температура под- нялась: возле Англии темпера- тура колебалась в пределах 21 °C, в конце юры она достигла 28 °C. Если сравнить юрскую темпера- туру на экваторе и в океане с со- временными показателями, то юрские показатели будут выше. Середина мезозоя — время обра- зования Альпийской складчато- сти. Материковые плиты стали потихоньку перемещаться, раз- валивая единый материк на шесть континентов. Начало этого про- цесса относят к 180 млн лет до н.э., а результат мы наблюдаем сейчас, рассматривая на карте Северную и Южную Америку, Австралию, Африку, Антаркти- ду и Евразию... Динозавры того времени с пол- ным правом носят свое имя — «дино» или «дено» (гр. deinos, dinos) — страшный, удивитель- ный, ужасный ящер. К середи- не мезозоя они достигли поисти- не гигантских размеров. Когда гипсовый слепок тра- воядного ящера диплодока до-
Зарождение жизни на Земле 139 ставили в Петербург, он занял обширный зал заседаний Акаде- мии наук, причем, чтобы разме- стить это чудовище, пришлось завернуть его хвост набок — ина- че он не помещался... Вы когда-нибудь видели, как неповоротливы бегемоты на су- ше? Здесь они явно не в своей та- релке. В воде же гиппопотамам гораздо легче передвигаться. То же происходит и с громоздкими динозаврами. Самые массивные из них, гиганты из гигантов, пи- тались исключительно расти- тельной пищей. Большую часть времени они проводили в воде. Если стадо таких животных вхо- дило в озеро, то вода в нем под- нималась. Еще бы, ведь каждое животное весило от 30 до 80 тонн! В нем свободно разместилось бы двадцать пятитонных африкан- ских слонов. Самым крупным динозавром был ультразавр (лат. ultra да- лее, более, сверх + ...завр). Его длина от кончика носа до кончи- ка хвоста составляла 30,5 мет- ров — примерно 40-45 обычных шагов, и весил он около 120 тонн. Диплодок Эти длинношеие динозавры об- наружены в 1979 г. Брахиозавр был поменьше — 25-28 м в дли- ну, 12 в высоту и с весом, дости- гающим 80 тонн. Медлительный и высокий брахиозавр (гр. brchion плечо + ...завр) имел удлиненные передние конечности и жирафо- подобную форму, благодаря силь- но вытянутой шее и небольшой голове. Скелеты этого животно- го обнаружены в Северной Аме- рике и Восточной Африке. Еще один североамериканский ги- гант — диплодок (гр. diploos — двойной + dokos — брус, луч) — обладал не меньшими размера- Знаете ли вы, что... Гигантским растительноядным динозаврам приходилось съедать ежедневно не одну тонну листьев, чтобы утолить свой огромный ап- петит и чувствовать себя в добром здравии.
140 Живая история Земли Брахиозавры в воде ми (28-30 метров), но поистине «куриными мозгами»: при та- ких гигантских размерах и ог- ромном весе его мозг был вели- чиной с... обыкновенное куриное яйцо. Еще меньшим мозгом был на- делен апатозавр (гр. apate заблуж- дение + ...завр) — «обманчивая ящерица». При 18-метровой дли- не и 30-тонном весе в этом гиган- те мозга было, меньше, чем у но- ворожденного котенка — менее 300 граммов. Грецкий орех — не больше! Одна стотысячная часть от общей массы тела. Никакое другое животное на Земле не име- ло такого маленького мозга. Рань- ше апатозавра называли бронто- завр (гр. bronte гром +...завр), но потом отказались от этого назва- В
Зарождение жизни на Земле 141 ния, тем более, что были найде- ны более высокие гиганты — дип- лодоки, ультразавры. Все перечисленные раститель- ноядные жирафоподобные ди- нозавры относились к группе за- уропод, или «ящероногих». Но посмотрите на их «лапы». Они уже отдаленно напоминают зве- риные. Эти гиганты медлительны на суше, но прекрасные пловцы. Плавали они, скорее всего, от- талкиваясь от дна передними ла- пами. Их длинные шеи помога- ли им доставать корм и с верху- шек деревьев, и со дна моря. Брахиозавр, диплодок, ульт- разавр — яркие представители юрского периода. В меловом пе- риоде размеры динозавров ста- ли меньшими. В далеком 1824 году в Европе впервые обнаружили останки ди- нозавра. Тогда его приняли про- Тираннозавр-рекс — крупнейший хищник среди карнозавров сто за огромную ящерицу, так и назвали: мегалозавр [гр. megas (megalu) большой + sauros яще- рица]. Только потом разобрались и определили вид ископаемого динозавра. Им оказался хищный родственник зауропод — карно- завр [лат. саго (carnis) +...завр]. В отличие от зауропод, он пере- Знаете ли вы, что,.. Грозный тираннозавр-рекс, которого многие знают по фильму «Парк юрского периода», появился в меловую эпоху. Ящеротиран-царь — так называют палеонтологи эту страшную рептилию с тридцатисан- тиметровыми зубами, по-птичьи трехпалыми задними лапами с кри- выми когтями и передними, превратившимися в короткие двупалые «лапки», конечностями. Тираннозавр достигал 14 метров в длину и 6 метров в высоту, но имел небольшой мозг — всего полкилограмма. Тарбозавр, найденный в пустынях Монголии, достигал еще больших размеров.
142 Живая история Земли двигался на двух лапах, Карноза- вры имели больший объем моз- га, чем их травоядные «братья», были более ловкими и быстры- ми. К тому же и зубы у них бы- ли не мелкие, как у многих рас- тительноядных, а острые и круп- ные, зубы-кинжалы. Впечатляю- щими были и когти. В конце ме- лового периода появятся « цари » карнозавров — тираннозавр-рекс из Америки и его азиатский двой- ник тарбозавр, найденый в Мон- голии. Они очень похожи. Хищ- ная «машина» на двух лапах, стремительная и кровожадная. Очень массивный череп, сильно редуцированные передние конеч- ности с острыми и длинными ког- тями, — в целом, тираннозавр не производил впечатления гар- монично развитого животного. В этом смысле гораздо красивее его жертвы. Тираннозавр-рекс появился лишь в конце мела. Но и до его появления на суше хватало хищ- ников, и растительноядные дино- завры старались кто как мог за- щитить себя. Кто-то обзавелся рогами, кто-то булавой на хвос- те, кто-то гребнями и шипами, кто-то старался держаться ста- дом — так безопаснее. Стегозавры \гр. stege крыша + ...завр] — «кровельная ящери- ца» . Представьте себе существо, Стегозавр в два раза превосходящее слона, с крохотной головой и огромным животом, с задом, возвыщаю- щимся над передней частью те- ла, со спиной, покрытой мощны- ми костными пластинами, напо- минающими листья, и шипами, защищавшими тело от нападе- ния. Эти щитки росли прямо из кожи. Отвердевшие костные че- шуйки напоминали кровельную черепицу, за что динозавр и по- лучил свое прозвище. Его хвост Знаете ли вы, что У стегозавра было... два мозга, й Один, передний, как и поло- Ц жено, располагался в череп- । ной коробке и достигал разме- ра грецкого ореха. Он не мог i управлять всеми движениями этого крупного динозавра. А второй мозг отвечал за движения хвоста и работу | задних конечностей.
Зарождение жизни на Земле 143 заканчивался острыми саблями- кинжалами. «Щиты» защища- ли стегозавра от нападения хищ- ника со спины, а вооруженный острыми хвостовыми шипами, он мог активно противостоять любому плотоядному динозавру, вздумавшему на него напасть. Интересны и другие, очень своеобразные динозавры — ан- килозавры. Все тело анкилоза- вра напоминало сосновую шиш- ку — так много было на нем вся- кого рода костных выростов, шишек, бугров и шипов. Если быть точным, то тело анкилоза- вра — это полшишки. Динозавр выглядел приплюснутым свер- ху и даже напоминал бы черепа- ху, если бы не его мощный хвост с тяжелой костной булавой на конце. Если такой булавой ти- хонько стукнуть своего врага, то и убить можно... Некрупные динозавры юры и мела находили свое спасение в длинных быстрых ногах. Мно- гие из них были расхитителями яиц. Небольшими передними ко- нечностями они ловко удержи- вали украденное из гнезда яйцо. Пригождалось и умение быстро бегать, чтобы не догнали разъя- ренные родители, ведь не пой- ман — не вор! Такие динозавры, по всей видимости, были всеядны- ми, готовыми поживиться какой Трицератопс угодно добычей. Сочные листья, плоды, трава, яйца, мелкие жи- вотные и насекомые — вот их обычный рацион. Обширную группу рогатых ди- нозавров составляли цератопсы, например, знаменитый трице- ратопс — десяти-одиннадцати- метровый исполин с тремя рога- ми на голове. Кстати, его назва- ние так и переводится: «трехрогий ящер». Морда этого удивитель- Знаете ли вы, что... Длина рога трицератопса дости- гала одного метра. В Скалистых горах, на западе США, обнару- жили два хорошо сохранивших- ся скелета: растительноядного трицератопса и хищного тиран- нозавра, навечно застывших в мертвой хватке. Такие схватки не были редкостью в меловой период. £=- -= а Ж
144 Живая история Земли Гаттерия — единственная дожив- шая до наших дней клювоголовая ящерица ново ящера напоминала чудо- вищный клюв. Голову трицера- топса обрамлял широкий кост- ный воротник, к которому кре- пились очень сильные челюстные мышцы. Одновременно он защи- щал затылок и шею динозавра. Его передние ноги были короче задних, а голову украшали два длинных, почти с метр, острых ро- га, росших прямо над глазами. Третий рог, маленький, торчал на кончике носа. Трицератопс, в таком виде, каким его рисуют, появился в конце мела, то есть был современником тиранноза- вра, — можно сказать, послед- ним из динозавров... Диплодоки, апатозавры, бра- хиозавры и другие наземные длинношеие были травоядны- ми, чего не скажешь о водных плезиозаврах — тоже динозав- рах с длинной шеей. Представь- те себе змею, которую приклеи- ли к телу черепахи и снабдили ластами. Эти животные были особенно многочисленны в юре. Они явно потомки каких-то на- земных жителей. Диплодоки и брахиозавры не столько плава- ли, сколько бегали по морскому дну и не заходили далеко в мо- ре — боялись больших глубин. Плезиозавр же наоборот, несмо- тря на свои большие размеры (до 13 м в длину) чувствовал се- бя в глубинах океана «как ры- ба в воде ». Его лапы постепенно превратились в ласты, хвост уко- ротился. Тело стало более при- способленным к постоянной мор- ской жизни. Питался плезиозавр моллюсками, рыбой и земновод- ными. Знаете ли вы, что... Гаттерии, живущие в Новой Зеландии, — единственный представи- тель клювоголовых рептилий, населявших нашу планету 200 мил- лионов лет назад, еще до воцарения динозавров. Эта ящерица стран- ным образом сочетает в себе черты ящериц, змей и амфибий (земно- водных).
Зарождение жизни на Земле 145 Похожее наименование у дру- гого динозавра — плиозавра. По- хожее написание, да и звучит похоже. Однако на самом деле это другой динозавр, хотя и от- носится к группе плезиозавров. У него совершенно другой внеш- ний вид: огромный череп, дости- гающий трех метров и короткая шея. Общая длина туловища рав- на 12 метрам, три из которых — голова. Плиозавр отдаленно по- хож на морского леопарда или тюленя. Подобно типичным длин- ношеим плезиозаврам и ихтиоза- врам, он питался рыбой и мол- люсками. Рыба стала вкуснее. Уже появились прадеды насто- ящих лещей и карпов. В одно время с плезиозавра- ми жили крокодилы. Их совре- менниками были и очень крупные пятнадцатиметровые хищные и плотоядные мозазавры. Мозаза- вры — змееподобные ящеры, род- ственники варанов. Они плава- ли, быстро извиваясь в воде и по- могая себе мощными ластами, Плезиозавр бесшумно и быстро настигая жертву. Этот страшный водный хищник был способен заглаты- вать очень крупную добычу, ведь пасть у него растягивалась так же, как у змей. В водоемах мела обитали и другие животные — гадрозав- ры — утконосые динозавры. Из огромного числа двуногих рас- тительноядных динозавров, они были самыми крупными — до 10-12 м в высоту. Но прослави- лись гадрозавры не ростом, а ути- ным носом и длинным гребнем на затылке. Палеонтологи дол- го не могли объяснить его пред- назначение. Иногда гребень при- нимал форму полукруга, прохо- дящего по средней линии черепа от носа до затылка, наподобие причудливого шлема. У одного из подвидов утконосых диноза- вров гребень достигал двух мет- ров. Особенно удивили ученых
146 Живая история Земли зауролофы (гр. sauros ящер + lophos — гребень). Эти динозав- ры вполне оправдывали свое на- звание: их сильно развитый гар- пуноподобный гребень достигал 2 метров, если измерять от кон- чика их утиного носа! Гребень — своего рода защита от хищни- ков-тираннозавров. Нет, конеч- но, от него мало пользы в драке. Он выполнял другую функцию. Длинный гребень зауролофа — не что иное, как продолжение носа. Изнутри такой гребень был устлан обонятельными клетка- ми. Зауролофы стали лучше слы- шать запахи и могли издали учу- ять врага. Великолепное обоня- ние помогало им выжить в опасном мире. «Утиный нос» гадрозавров служил им не только органом обоняния. Это и нос и рот одновре- менно. А если это рот, то как же можно обойтись без зубов?! И зу- бы были. Причем в огромных ко- личествах. Иногда их число до- ходило до 2,5 тысяч. Много со- Коритозавр — один из представи- телей утконосых динозавров тен мелких зубов усеивали его челюсти в средней части и как нельзя лучше подходили для же- сткой растительной пищи, на- пример, сосновых иголок. Одни зубы со временем стирались, на их месте вырастали новые. Толь- ко кончик утиного носа-клюва не имел зубов. Этой частью гад- розавры просто подбирали пи- щу. Наверное, им приходилось поднимать голову, чтобы еда по- пала «на зуб»... Игуанодоны, как и гадрозав- ры, относились к группе птице- ногих динозавров (орнитопод). Знаете ли вы, что Одними из самых крупных животных на планете были утконосые динозавры. Американские палеонтологи нашли в штате Колорадо останки ящера, достигающего в холке 20 метров! Вес такого гиган- та превышал 80 тонн. Это существо может поспорить с ультразавром за право называться самым крупным динозавром.
Зарождение жизни на Земле 147 Они тоже передвигались на зад- них ногах, питались раститель- ной пищей, но были меньше — около пяти, лишь отдельные ви- ды до 10 метров. К тому же они не имели гребня и не были ут- коносыми. У некоторых из игу- анодонов нос напоминал скорее клюв попугая с характерной гор- бинкой. Главной их особенностью были зубы. Название «игуано- дон» пошло от исп. iguana — игуана и гр. odus (pdontos) — зуб. Действительно, зубы этого ди- нозавра по своей форме напоми- нают зубы игуаны — ящерицы, которая и по сей день обитает в Новом Свете. Еще одной, уже вовсе непонятной особенностью игуанодонов были характерные острые и немного загнутые ши- пы на месте больших пальцев передних конечностей. Зачем? Почему? Какую функцию они выполняли? Эти вопросы по сей день остаются без ответа. Игуа- Самка паразауролофа с вылупив- шимися детенышами нодоны были очень распрост- ранены и в Европе, и в Цент- ральной Азии, и в Северной Аф- рике. В эпоху юры и мела сущест- вовали не только рогатые, ши- пастые, длинношеие животные, но даже не похожие на птиц, но летающие рамфоринхи, и очень Знаете ли вы, что... Всякого рода костные выросты, рога, шипы и гребни могут быть хра- нилищем биологически активных веществ. Такую точку зрения раз- деляют некоторые ученые и ссылаются на широко распространен- ное мнение о целебных свойствах рогов современного носорога. Что- бы добыть такой рог, одни люди рисковали жизнью, другие же платили огромные деньги. Именно поэтому так безжалостно истребляли в прошлом и позапрошлом веках этих крупных млекопитающих. В результате их численность резко снизилась. 7
148 Живая история Земли похожие на птиц, но не летаю- щие орнитомимы. Дайте волю своей фантазии и представьте очень худую — ко- жа да кости — летучую мышь, у которой кожистые перепонки крыльев крепятся к неимоверно длинному четвертому пальцу. До- бавьте этому существу длинный хвост с ромбовидным лоскутом кожи на конце, вытянутую зуба- стую морду, искривленную в фор- ме клюва, челюсти с редкими, но крепкими зубами, — и вы полу- чите представление о рамфорин- хе. Добавим, что размах его кры- льев достигал двух метров, а те- ло было покрыто небольшой жесткой шерстью, сохранявшей тепло и согревавшей во время по- лета. Наверное, эти ящеры уже не были холоднокровными жи- вотными. Рамфоринх берет свое название от двух греческих слов: ramphos кривой клюв + rynchos морда, клюв. Этот летающий ящер юрского периода известен по на- ходкам в Восточной Африке, и Западной Германии. Еще чаще, когда заговарива- ют о летающих ящерах, вспоми- нают о птеродактиле (гр. pteron крыло + dartylos палец) — не- большом, 15-20 см, «динозав- рике» конца юрского — начала мелового периода. Его череп очень похож на птичий, если не брать Размах крыльев птеранодона иногда превышал 8 метров во внимание мелкие зубы в пе- редней части челюстей. Пита- лись эти летуны насекомыми, жили стаями, спали, как лету- чие мыши, вниз головой. Пройдет несколько миллио- нов лет и появится еще один ле- тающий ящер с размахом кры- льев до 8 метров с огромным ме- тровым черепом, с большими челюстями, но без зубов. Этого гиганта назвали птеранодоном (гр. pteron крыло + anodus (ап- odontos) беззубый). Птеранодо- ны росли всю жизнь. Наиболее крупные и старые могли вырас-
Зарождение жизни на Земле 149 тать до еще больших размеров. Что удерживало такую «махи- ну» в воздухе? Несмотря на свои огромные размеры, птеранодон не был тя- желым. Его кости напоминали легкие полые трубки, что позво- ляло ему парить в воздухе, не за- трачивая особых усилий. Некото- рые палеонтологи высказывают предположения, что, используя направление того или иного воз- душного потока, или попросту ветра, птеранодон мог облететь даже... земной шар! От других птерозавров птерадона отличал длинный гребень на затылке и совершенно беззубый рот. Гре- бень служил ему балансиром в полете. Летающие ящеры по своему внешнему виду больше напо- минали летучих мышей, чем птиц. Зато по земле вовсю бега- ли нелетающие хищные птице- подобные орнитомимы (гр. ornis Предполагают, что часть извест- ных динозавров были покрыты пе- рьями (prnithos) — птица + mimos — подражатель). Длинная шея, трехпалые голенастые страшные задние конечности и... перья! Осо- бенно много перьев было на пе- редних конечностях, что созда- вало иллюзию крыльев. Однако летать этот динозавр не умел. Открытые в Китае протоптицы появились значительно раньше изучаемого в школе археопте- Знаете ли вы, что В 1996-97 годах на территории китайской провинции Ляонин были найдены останки зубастых ящеров, наподобие тех велосирапторов, ко- торых так правдоподобно изобразил Спилберг в знаменитом «Пар- ке юрского периода». Они были бы похожи на сотни других таких же останков, если бы не были покрыты... перьями! Массивный че- реп, длинный хвост, внушительные размеры и перья... Это застави- ло совершенно по-новому взглянуть на историю развития жизни на Земле. 5^ 8 ж
150 Живая история Земли рикса, и были даже совершен- нее его. Среди открытых дино- завров были и двухметровые бе- ипиазавры, тоже покрытые пе- рьями. Вряд ли они летали. Скорее всего, они умели очень быстро бегать, иногда прыгать и пугать хлопаньем крыльев сво- их собратьев. Перья этих дино- завров выполняли ту же роль, что и у современных птиц: они помогали поддерживать посто- янную температуру тела. Это зна- чит, что перечисленные диноза- вры, а возможно также и дру- гие, имели «теплую» кровь и не были холоднокровными, как счи- талось до сих пор. Интересен и другой вывод известных пале- онтологов — охотников за ока- менелостями. Они утверждают, что некоторые покрытые кожей динозавры при рождении могли иметь перья, как например, ги- гант-тираннозавр. Попробуйте представить себе маленького «ти- раннозаврененка» — копию сво- его большого папаши, но покры- того перьями. Малышам это по- могало выжить при меняющей- ся температуре. Взрослея, они теряли оперение, превращаясь из милых пушистых «птенчи- ков» в грозных хищников. Мы говорим о летающих яще- рах. А что же птицы? — спроси- те вы. С птицами дело обстоит сложнее. Что значит — птица? У современных птиц разные раз- меры, разная среда обитания, разные пропорции. Есть среди них прекрасные летуны и целые виды, совершенно не умеющие летать: пингвины, нанду, эму, киви, казуар. Страус — птица или нет? Археоптерикс (гр. arhaios древ- ний + pteryx крыло) обитал на Земле 150 миллионов лет назад, в конце юрского периода. Голо- ва археоптерикса была покрыта чешуйчатой кожей, а тело име- ло перья. В целом, он напоми- нал покрытую перьями крыла- тую ящерицу с острыми зубами и длинным костистым хвостом. Крылья археоптерикса заканчи- вались цепкими когтями. Эта
Зарождение жизни на Земле Предки страусов появились уже 80 миллионов лет назад страшная на вид птица имела не- большие размеры — ростом ар- хеоптерикс был примерно с во- рону. Предки страусов появились уже в конце мела. Тогда же по земле бегали еще более страш- ные птицы диатримы, жившие на территории Северной Амери- ки. Эта хищная птица, как и стра- ус, бегала на очень сильных зад- них ногах, имела сверхмощный массивный череп и громадный хищно загнутый клюв. В меловом периоде нам изве- стно более 30 видов птиц. Тогда же появились предки современ- ных пеликанов и олушей. В конце мела пейзаж стал силь- но напоминать современный: ле- са, поля, озера... Все было готово к началу новой эры в истории Зем- ли. Наверное, зайди мы в лес, ус- лышали бы пенье птиц, стреко- тание древних кузнечиков. Как и сейчас, жужжали бы надоед- ливые мухи, над ухом пищал ко- мар и серебристые нити паути- нок чуть звенели бы на ветру. ПОЧЕМУ ВЫМЕРЛИ ДИНОЗАВРЫ? J_ иганты-динозавры и очень маленькие млекопитающие мил- лионы лет жили бок о бок друг с другом. Но пришел загадочный момент, когда динозавры и боль- шинство рептилий вымерли. С геологической точки зрения, оперирующей миллионами лет, они вымерли как-то «вдруг». Ка- ких только фантастических ги- потез не выдвигали, чтобы объ- яснить повальный мор среди ди- нозавров! Кто-то предполагал, что на Земле возрастала сила тяжести, а гиганты-динозавры достигли таких размеров, что их позво- ночник уже не мог удерживать тело. Но тогда непонятно, поче- му динозавры не вымерли в юре, когда они были настоящими ис- полинами. Это во-первых. Во- вторых, непонятно, почему вы- мерли более мелкие виды дино- завров.
152 Живая история Земли Комета — возможный виновник гибели динозавров Может быть, между динозав- рами шла братоубийственная война? Хищные динозавры сна- чала истребили травоядных, и затем умерли от голода? Было еще более нелепое объяснение. Будто бы мелкие млекопитаю- щие в одночасье «перебили» все снесенные яйца динозавров... Или вовсе фантастическое, что динозавров убили пришельцы, чтобы «расчистить» путь чело- веку. В гибели динозавров часто об- виняли кометы, астероиды и ме- теориты. Сторонники этих ги- потез утверждали, что крупное космическое тело врезалось в на- шу планету и вызвало серию силь- нейших взрывов, подобных мил- лиону водородных бомб. Это по- влекло за собой необратимые по- следствия. О таком сценарии много писали разные научные журналы как Европы, так и Аме- рики в 80—90-е гг. прошлого ве- ка. Но и в этом случае не снима- ется основной вопрос: почему вымерли не все животные, а толь- ко динозавры. Знаете ли вы, что Если бы на Земле усилилось гра- витационное поле, то позвоноч- ник массивных динозавров мог бы не вынести веса их тела. т В
Зарождение жизни на Земле 153 Как мы уже говорили ранее, вполне возможно, что за орбитой Плутона есть еще одна, десятая, планета. Ее называют Вулканом или Планетой-икс. Те или иные возмущения «внешних» планет легче всего объяснить наличием этой планеты и прохождением ее по своей орбите, наклоненной под углом в тридцать градусов к ор- битам остальных планет. Вину в гибели динозавров пытаются сва- лить и на нее. Утверждают, что она захватывала с собой комету, и та врезалась в Землю. Но как и Что же произошло 70 млн лет назад?.. все кометные гипотезы, она не объясняет главного: почему, все- таки, не вымерли млекопитаю- щие, а вымерли холоднокровные ящеры - динозавры ? Динозавры вымерли в конце мела, примерно 70 миллионов лет назад. В местах палеонтоло- гических раскопок находят яй- ца динозавров, датируемые этим периодом. Они очень хрупкие и тонкостенные. Такое ощущение, что в организме матери не хва- тило «строительного материа- ла» . Это значит, что ящеры вы- мерли не в одно мгновение, а от- носительно постепенно. Причи- ной этого могло быть, и скорее всего так и было, изменение кли-- мата. В самом деле, посмотрите, кто выжил. Некоторые рептилии, напри- мер, крокодилы, ведущие вод- ный образ жизни. Змеи, живу- щие под землей. Защищенные плотным панцирем черепахи, образ жизни которых позволял им прятаться как в воде, так и под землей. Множество мелких яще- риц, притаившихся по норкам. Знаете ли вы, что Неизвестную катастрофу пережили некоторые животные. Это кро кодилы, многие мелкие ящерицы, змеи, предки птиц и летучих мы шей, тараканы и многие другие насекомые, а также предки млекопи тающих
154 Живая история Земли Выжили птерозавры, покрытые перьями. И, конечно, млекопи- тающие, на тот момент уже по- крытые шерстью. Все те, кто мог спасти себя от холода. А что мог- ли сделать динозавры-гиганты? Им негде укрыться... В меловом периоде Земля сно- ва проходила возле центра на- шей Галактики. Это вызывало бурную вулканическую деятель- ность, активное движение мате- риковых плит, изменение гра- витационного поля и инверсию магнитных полюсов. Такого «бу- кета» вполне достаточно, чтобы коренным образом изменить кли- мат. Поднимавшийся пепел и пыль затмевали Солнце, и на Земле началось резкое похоло- дание. Одновременно могла повы- ситься космическая радиация, измениться гравитационное дав- ление. Поэтому-то ни один круп- ный наземный динозавр не смог пережить тысячелетний холод. НОВАЯ ЖИЗНЬ 11 овая эра принесла с со- бой и новую жизнь. Настоящие птицы стали властелинами не- ба, млекопитающие — хозяева-
Зарождение жизни на Земле 155 ми суши. Настоящие растения, настоящие рыбы, настоящий че- Л0В6К... Кайнозойская эра — так зву- чит на греческом словосочета- ние «новая жизнь» (kainos но- вый, новая и гое жизнь). Эта эра началась 67 миллионов лет на- зад и продолжается до сих пор. В этой эре живем мы с вами. Если мы разделим 67 мил- лионов лет новой жизни на че- тыре части, то получим дату — 1,8 миллионов лет до нашей эры. Ранее к этой дате относили по- явление человека и эту часть кай- нозойской эры назвали «антропо- генным», или «четвертичным» (равным одной четвертой) пери- одом. Предыдущие три четвер- ти назвали, соответственно, тре- тичным периодом. Обе части под- разделяются еще на несколько более мелких периодов, но мы не будем углубляться в такие де- тали. Уже в первой половине третич- ного периода произошли корен- ные изменения и во флоре, и в фа- уне. На всей планете климат стал очень похожим. В Центральной Европе и России росли пальмы, мирты и даже бананы. Не было холодно и в заснеженной совре- менной Гренландии. В ту пору на ее территории росли магнолии и лавры. Многие миллионы лет, пока на Земле царили динозав- ры-гиганты, в лесах и в норках около водоемов скрывались ме- ленькие пушистые зверьки. Они выбирались из своих норок толь- Знаете ли вы, что... Зрением обладают многие животные, включая и рыб. Мир видят и лягушки — потомки первых земноводных. Однако большинство мле- копитающих видят его черно-белым! Лошадь, кот, пес не различа- ют цветов, они — дальтоники. Бык тоже не отличит зеленый цвет от красного или какого-то другого, и когда на корриде перед мордой быка размахивают алой тряпкой, то это, скорее, заводит сидящих на трибуне людей, но не быка. В чем же дело? Почему у млекопита- ющих нет цветочувствительных клеток? Это может значить только одно: соседствуя с ящерами-исполинами, предки млекопитающих днем рисковали выйти из укрытий, они вели ночной образ жизни. В этих условиях им не нужно было различать цвета. Гораздо важнее отличить свет от тени. Поэтому у млекопитающих сетчатка глаз на- сыщена светочувствительными клетками. Только человек видит мир цветным...
156 Живая история Земли Сумчатый, медвежонок коала ко по ночам. Наскоро перекусы- вали растениями, насекомыми или же мелкими ящерицами. Вы- мерли динозавры, а мелкие зверь- ки, предки млекопитающих, все смелее и смелее осматривались, подыскивая богатые кормом ме- ста, наконец, рискнули перейти к дневному образу жизни, уже не опасаясь хищных и огромных рептилий. Многие из них жили на деревьях и были похожи на со- временных крыс, белок, кошек. Уже 50 миллионов лет назад жи- ли первые лошади ростом с не- большую собаку. Скорее всего, пра-пра-бабуш- ки современных млекопитаю- щих откладывали яйца, и толь- ко со временем стали рожать сов- сем крохотных детенышей и прятать их в большой «сумке» на животе. Когда 67 миллионов лет назад закончился меловой период, два доисторических континента — Лавразия (северный) и Гондва- на (южный) — раскололись на куски. В ближайшие 15-20 мил- лионов лет материки начали при- обретать современные очерта- ния и приближаться к своему нынешнему положению. Север- ная Америка и Европа разошлись. Южная Америка превратилась в огромный остров. От Африки ее сначала отделяла лишь узкая Знаете ли вы, что... Новорожденный кенгуренок не превышает своими размерами шме- ля и весит... один грамм! Конечно, такого крошку мама не опустит на землю. Детеныш заползает в сумку и живет там восемь месяцев, пока немного не подрастет. После того, как кенгуренок вылез из сум- ки, он не становится в одночасье взрослым и еще какое-то время пи- тается материнским молоком. ИИ HI уу» .. . • — — --’ к Ж
Зарождение жизни на Земле 157 Утконос — млекопитающее, от- кладывающее яйца полоска воды, ставшая затем Ат- лантическим океаном. Стала ос- тровом и Австралия... Австралия — единственный материк, на котором большин- ство животных — сумчатые, то есть имеют упомянутые «сум- ки », в которых носят подраста- ющих и пока несмышленых де- тенышей. Сумчатые кенгуру, сумчатые медвежата коала, сум- чатые белки-летяги, немного умеющие летать, небольшой сум- чатый муравьед и даже сумча- тый волк — коренные жители Австралии. На этом континен- те сохранились и вовсе древние млекопитающие, откладываю- щие... яйца! Это небольшие ут- конос и ехидна. На всей плане- те они — единственные в своем роде. Нигде больше вы не уви- дите такого. Когда детеныши вылупливаются, матери вскарм- ливают их своим молоком. И в Америке, и в Европе, и в Афри- ке победили появившиеся позд- нее и лучше приспособившиеся к жизни плацентарные живот- ные. Только в Южной Америке можно встретить млекопитаю- щего, несущего в своей сумке любопытного детеныша. Поэто- му Австралию справедливо на- зывают палеонтологическим за- поведником.
158 Живая история Земли Небольшие древнейшие ко- пытные кондиляртры беспре- пятственно бегали по просторам непаханных лугов и полей. Эти небольшие зверьки, близкие род- ственники насекомоядных и не- крупных хищников, были все- ядными. Но предпочитали соч- ные листья молодых растений. В дальнейшем произошло их де- ление на парно- и непарноко- пытных и ряд других групп, к которым, например, относятся слоны. Самые первые слоны до- стигали размеров... свиньи! Да- да, они были не выше обыкно- венной домашней свиньи, и к тому же не имели хобота. Год шел за годом, складываясь в ты- сячелетия. И млекопитающие уже настолько освоились, что среди них начали появляться крупные животные. Предки но- сорогов, бегемотов и слонов уже выросли и стали очень крупны- ми. Представьте себе индрико- терия — доисторического носо- Знаете ли вы, что Самым крупным млекопитаю- щим, когда-либо ходившим по Земле, был индрикотерий — до- исторический носорог, рост ко- торого достигал восьми метров, а длина иногда превышала 11 метров. £ % —-—— Череп махайрода — саблезубой кошки рога, достигающего в высоту восьми метров. Не в обиду со- временному носорогу будет ска- зано, но его далекий предок вы- глядел стройнее и симпатичнее. Это было самое крупное млеко- питающее на Земле. Крупнее только современный синий кит, да и тот живет в воде. Крупными были и многие жвачные живот- ные, например, энтелодон (гр. enteles законченный, совершен- ный + odus (odontos) зуб) — ог- ромное свиноподобное млекопи- тающее размером с хорошего бе- гемота. Это животное обитало в Северном полушарии планеты в первой половине третичного периода. Только его череп до- стигал 1 метра. Надо сказать, что бегемот и свинья — не такие уж далекие родственники. Оба животных относятся к отряду парнокопытных в отличие от не- парнокопытного носорога.
Зарождение жизни на Земле 159 Легкие быстроногие предки газелей, серн и козерогов в тре- тичном периоде были совсем ма- ленькими. Представьте себе бы- ка размером с... кошку! Такими же крохотными были архе- омериксы (гр. arche начало + тегух олень). Скелетики этих животных обнаружены в Мон- голии в пустыне Гоби. Пожа- луй, самым интересным среди них был олень мегалоцерас — «большие рога». Его рога были не просто большими, а огром- ными и превышали в своем раз- махе общую длину тела, дости- гая 4 м. Нам, людям, не совсем понятно, зачем могли бы пона- добиться такие рога. Но олень каждый год терял их и снова от- ращивал. Значит, они ему бы- ли нужны... Не обошлось и без хищников. Махайрод (гр. machaira сабля, меч + odus (odontos) зуб) — «саб- лезуб», саблезубая кошка, час- то неправильно называемая саб- лезубым тигром (из-за своих раз- меров) — один из самых опасных хищников конца триасового пе- риода. Достаточно посмотреть на его огромные кинжалы-клы- ки, и в этом не останется ника- ких сомнений. Он мог очень ши- роко раскрывать свою страш- ную пасть, что, наверное, помогало ему охотиться на та- ких толстокожих животных, как предки носорогов. В отли- чие от современных кошек и ти- гров, он был короткохвостым. А вот аппетит у него был нена- сытным... То, что не доест хищник, с удо- вольствием доедят гиены. Таков заведенный порядок в современ- ном животном мире, таким он был и миллионы лет назад. Пред- ки гиен были способны не про- сто обгладывать мясо, но и «пе- ремалывать» кости. А вот страшный с виду пещер- ный медведь питался в основ- ном растительной пищей. Сто- ило появиться человеку, и его численность резко сократилась, а потом он и вообще исчез, ис- требленный первобытным чело- веком. В конце третичного периода началось общее похолодание, за- кончившееся серией неоднократ- ных оледенений Северного полу- шария. Это обеднило и флору, и фауну. Но холоднолюбивые ма- монты, шерстистые носороги, пе- щерные медведи и пещерные львы, покрытые густой теплой шерстью, чувствовали себя сов- сем неплохо. Они исчезли всего несколько тысяч лет назад. Так животный мир встретил появле- ние человека и начало четвертич- ного периода.
Глава V. КТО ТЫ, ЧЕЛОВЕК? « Аеловек произошел от обезьяны», — утверждал Дар- вин. Среди современных обезь- ян есть человекообразные и так называемые низшие обезьяны. Археологические находки и ана- лиз ДНК говорит о том, что обе ветви, включая человека, име- ли очень далекого давнего пред- ка. Однако не надо обольщать- ся по поводу находок, подтверж- дающих происхождение человека от обезьяны. Дэвид Пилбим, один из крупнейших специалистов в области антропологии, однаж- ды сказал: «Покажите такой скудный материал представите- лю любой другой отрасли науки, и он, несомненно, скажет: “Мо- жете выбросить, слишком зыб- кая основа”». И действительно, в истории человечества чересчур много белых пятен. По сути, в ряду когда-либо найденных ока- менелостей зияет огромный про- бел в 4 миллиона лет. Находки, относимые к этому периоду, столь
Зарождение жизни на Земле 161 скудны и малы, что могли бы уместиться в хорошем спичеч- ном коробке. Естественно, нет- нет и появится какой-нибудь шарлатан, желающий подзарабо- тать на сфабрикованной сенса- ции. Такой псевдонаходкой ока- зался «пилтдаунский человек». Один шутник-археолог прила- дил к современному черепу че- ловека челюсть орангутанга с местами вставленными в нее че- ловеческими коренными зуба- ми. Слепки с этой «находки» он предложил вниманию сотрудни- ков Британского музея. Поддел- ка всплыла только через пять- десят лет. Разразился грандиоз- ный скандал, подобного которому еще не знал научный мир. Но были и реальные находки, загадочные и таинственные. Первые приматы появились, по-видимому, в Европе и Север- ной Америке около 70 миллио- нов лет назад. Они еще застали гигантских динозавров, но сами были невелики по размерам: од- Схема эволюции человека: 1 — пли- опитек, 2 — дриопитек, 3 — про- консул, 4 — рамапитек, 5 — авст- ралопитек из Афара, 6 — австра- лопитек африканский, 7 — австра- лопитек могучий, 8 — австралопи- тек Бойса, 9 — человек умелый, 10 — человек прямоходящий, 11 — неандерталец, 12 — кроманьонец, 13 — человек современный ни величиной с мышь, другие — с домашнюю кошку. Чтобы не стать добычей, они, скорее все- Знаете ли вы, что... На Мадагаскаре еще недавно жил гигантский лемур (род полуобе- зьян из отряда приматов), имевший двухметровый рост и передви- гавшийся на задних лапах. В отличие от человека у него были огром- ные глаза, подобно всем лемурам, ведущим ночной образ жизни. Местные жители называли его тре-тре-тре, а зоологи — мегалода- пис. ВайЯ
162 Кто ты, человек? го, вели ночной образ жизни, а днем прятались по норкам. Но когда мыши и прочие грызуны немыслимо расплодились, этим небольшим еще-не-обезьянкам пришлось перебираться на дере- вья. В их дневной рацион стали входить не только насекомые, но и фрукты и другая раститель- ная пища. Пройдет немало вре- мени, прежде чем появятся на- стоящие обезьяны. Начавшееся 30 миллионов лет назад на обо- их континентах Северного полу- шария похолодание ускорило этот процесс, и полуобезьяны стали сдавать свои позиции в пользу настоящих обезьян. Развитие человека пришлось на конец третичного — начало четвертичного периода, когда наступали великие оледенения, заканчивающиеся нестерпимой жарой. Первым в этом ряду при- нято считать дриопитека, жив- шего на Земле 25—9 миллионов лет назад. Это не человек и да- же не человекоподобное сущест- во, это — «древесная обезьяна». Знаете ли вы, что... В истории человечества зияет огромный пробел в четыре мил- лиона лет. Находки этого пери- ода так малы, что могли бы уме- ститься в спичечном коробке. М-'- Г i'jS5 Рамапитек, дословно обезьяна бога Рамы, — возможный претендент на роль далекого предка человека Именно так переводится ее на- звание. Многие специалисты на- зывают его предком родственни- ков человека — горилл и шим- панзе. Рамапитек — более серьезный кандидат на роль «прародите- ля». Вот только кого: обезьяны или же человека? Это существо жило примерно 14 миллионов лет назад (этим возрастом дати- руются находки на территории Индии и Восточной Африки), хо- дило на двух лапах, умело поль- зоваться палкой и было совсем небольшим по размерам. Его вес колебался в пределах пятнадца- ти килограммов. Последние его следы исчезают 8 миллионов лет назад и дальше пустота, которая начинает заполняться только
Зарождение жизни на Земле 163 спустя четыре миллиона лет. Что значит четыре миллиона лет для человека, если наша с вами история, история нашего вида Homo sapiens насчитывает ка- ких-нибудь сорок тысяч лет! Сколько сменилось поколений за этот период! Сколько воды утекло! И наконец появляются следы, и не просто следы, а следы, ос- тавленные человеком. Удиви- тельно, что сначала были обна- ружены отпечатки ног и только потом — существа, их оставив- шие. Три с лишним миллиона лет назад через небольшой уча- сток, покрытый вулканической пылью, прошагали три индиви- да. Впереди шел более крупный человек, наверное, мужчина, сле- дом за ним шла женщина. Ее сле- ды были чуть меньше, чем сле- ды впереди идущего. Рядышком с ними семенил ребенок. Его сле- ды были самыми маленькими. Дожди и ливни превратили мяг- кий пепел в цемент и сохранили для нас отпечаток древней исто- рии. Но по отпечаткам ног, увы, трудно восстановить облик древ- него человека. Требовались но- вые находки. И они появились. Появилась Люси. Так антро- пологи назвали маленькую, рос- том не выше семилетнего ребен- ка, двадцатилетнюю женщину, Слева — взрослый австралопитек (особь женского пола ), справа — и небольшой по размерам череп ав- стралопитека африканского жившую чуть менее четырех мил- лионов лет назад. Потом были еще находки. Счет пошел на де- сятки. Причем окаменелостями в этих случаях были не осколки черепа и отдельных костей, а хо- рошо сохранившиеся скелеты. Всех их отнесли к так называе- мым австралопитекам. Рядом с ними нередко находили большое количество расколотых черепов, трубчатых костей травоядных животных. Хотя анализ зубной эмали говорит о том, что основ- ной пищей австралопитеков все- таки была растительная пища. Знаете ли вы, что... 1 ц Следы австралопитека были найдены раньше, чем сами ав- стралопитеки. ------———?-----------—
164 Кто ты, человек? Удивительно наблюдать, как ученые хватаются за любую вещь, которую можно было бы назвать «орудием производства», как будто в животном мире никто никогда не пользуется ни пал- кой, ни камнем. Как живут шимпанзе — наибо- лее близкие нам животные? Как и люди, шимпанзе живут груп- пами с относительно постоянным составом. Как и люди, испыты- вают чувства сильнейшей при- вязанности друг к другу. Хотя эти человекообразные обезьяны и не обладают даром речи, но у них есть свой язык сигналов. Их довольно подвижная мимика поз- воляет передать букет эмоций от спокойной радости до сильней- шего гнева. Обычно думают, что изготовление орудий — прису- ще только человеку. Однако шим- панзе тоже пользуются некото- рыми «орудиями». Шимпанзе, чаще самка, затачивает с помо- щью зубов веточку и засовывает ее в термитник, расширяет ходы и достает насекомых. Для нее это настоящее лакомство. Обезьяны могут замахиваться палкой, мо- гут и использовать их как рыча- ги. Сложные задачи в состоянии решать и другие животные, на- пример, лисицы. Заслуживает внимания интересный экспери- мент, проведенный с этим хит- Детеныш австралопитека (рекон- струкция по черепу, найденному в Южной Африке ) рым зверьком. Общеизвестно, что лисы боятся воды. В резино- вый бассейн, доверху наполнен- ный водой положили лакомый кусочек курицы. Сначала лиси- ца ходила вокруг бассейна, не ре- шаясь зайти в воду. Потом по- пробовала лапой, действительно ли вода такая мокрая. Затем про- изошло то, что многих очень уди- вило. Лисица вцепилась своими острыми зубами в резину и сде- лала дырку в бассейне. Отскочи- ла в сторону. Подождала, пока выльется вся вода, и уже посуху прошла, взяла курочку, и была такова... Знаете ли вы, что... Объем мозга у высших челове- кообразных обезьян колеблет- ся в пределах 400-600 куб. см. Интересно, что палеонтологи не располагают ни одним иско- паемым черепом шимпанзе.
Зарождение жизни на Земле 165 Традиционно считалось, что расхождение человека и прима- тов началось 20 миллионов лет назад. Но генетический анализ состава ДНК показал, что такое расхождение началось значи- тельно позже. Что говорить, ес- ли ДНК шимпанзе на 99% сов- падает с ДНК человека? Даль- нейшие исследования позволили выявить эволюционные генети- ческие «часы». Да, около 27 мил- лионов лет назад действительно произошло деление праобезьян на две ветви: низших (к которым относятся, например, лемуры, лори, долгопяты) и предков чело- векообразных обезьян. Первым от человекообразных обезьян от- делился не человек, а гиббоны, затем, около пятнадцати милли- онов лет назад — орангутанг, и лишь семь-восемь миллионов лет назад — человек. Пути гориллы и шимпанзе разошлись еще позд- нее — примерно четыре милли- она лет назад. Человек разумный — самое интересное и нестандартное из всех живых существ — состоит из тех же химических элемен- тов, что и любое другое живот- ное. Все тот же углерод, азот, кислород и водород. Мы отли- чаемся лишь тем, как эти эле- менты сгруппированы в хими- ческие соединения и дальше в Вот по таким, фрагментарным находкам удается проследить эво- люцию гоминид Знаете ли вы, что а Бегущего человека обгонит не только гепард, но и лошадь и даже страус. У орла и сокола зрение острее, чем у человека. Наши когти и зубы не защитят нас от нападения хищника. Че- ловек — одно из самых физиче- ски слабых существ в природе. ж w в
166 Кто ты, человек? Череп, гориллы и человека клетки, ткани, системы орга- нов... Чем же человек так уникален? Что позволило ему встать на вер- шину животного мира и решать судьбы других животных? Что сделало человека самым опас- ным хищником на планете? Бе- гущего человека обгонит не толь- ко гепард, но и лошадь и даже страус. У орла и сокола зрение острее, чем у человека. Наши ког- ти и зубы — смешная пародия на зубы, например, тигра. Что же коренным образом отличает нас от животного мира — наш культурный мир, созданный уни- кальным по своей сложности моз- гом. Конечно, надо добавить к этому прямохождение, освобо- дившее нам руки. Трехмерное цветное зрение, лишенное мно- гих недостатков, присущих, например, хищникам, которые различают только движущиеся предметы. Гибкие, способные ма- нипулировать предметами, ру- ки. Но самое главное, это мозг. У прямохождения есть еще один плюс. Высокое расположе- ние глаз обеспечивает человеку чисто «психологический пере- вес» . Вспомните, как в живот- ном мире ведет себя сильнейший. Он гордо поднимает голову. Тот, кто слабее, обычно пригибается, почти пресмыкается, — выра- жая тем самым свое подчинение. Известно, что ни одно животное не способно выдержать прямой пристальный взгляд. Оно либо нападает, либо уходит. Проана- лизировав возможности челове- ка противостоять дикой природе, часть исследователей наделяли первых людей парапсихологи- ческими способностями. Такие способности встречаются и сей- час, но гораздо реже. Тогда же, по мнению ученых, это было сред- ством выжить... Есть и более ба- нальные объяснения прямохож- дения. Более высокое положе- ние глаз позволяло видеть дальше над высокой травой саванны. Выпрямленный позвоночник мог Знаете ли вы, что Человек умелый, несмотря на свое прозвище, не умел пользо- ваться орудиями труда, а тем более их изготавливать. -SiV - V 7
Зарождение жизни на Земле 167 помочь перебираться вброд че- рез реки средней глубины. И так далее. Гипотез много. Одно яс- но точно, уже Homo habilis, был прямоходящим и делал попыт ки каким-то образом приспосо- бить предметы окружающей сре- ды для своих еще не вполне осо- знанных целей. Но были ли это орудия труда — еще большой во- прос. Homo habilis, или человек уме- лый, был небольшого роста — всего полтора метра и весил око- ло 50 килограммов. Сутулова- тый, с выдающейся и массивной нижней челюстью, с впалым но- сом и сильно развитыми надбров- ными буграми, Homo habilis имел небольшой объем мозга, кото- рый можно сравнить с мозгом десяти-пятнадцатимесячного ре- бенка. В 15 месяцев ребенок спо- собен воспользоваться палкой, чтобы достать игрушку из-под шкафа. В полтора года он уже пододвинет стул, чтобы выклю- чить свет. Но он еще не сможет мысленно выбрать из ряда раз- ных палок именно ту, которая Знаете ли вы, что... J Некоторые пороки костей «че- [ ловека прямоходящего» гово- И рят о непомерном потреблении Ш сырой печени и костного мозга, г подойдет по длине. Ему придет- ся перепробовать все имеющие- ся под рукой палки, чтобы най- ти единственную подходящую. Может быть, в этом «детском» развитии головного мозга и за- ключается секрет просто огром- ного количества галечных кам- ней, «обработанных» человечес- кой рукой. Только в одной пещере Матупи в Центральной Африке таких «орудий труда» оказалось около 8 тысяч (!) на один квад- ратный метр раскопок, то есть около трехсот тысяч надбитых камней на площади современ- ной двухкомнатной квартиры! Представьте на секундочку: у вас в квартире триста тысяч мо- лотков, похожих друг на друга как две капли воды, может быть, чуть-чуть по-разному блестящих и немного отличающихся по цве- ту! Зачем могло понадобиться такое катастрофическое количе- ство орудий? Почему люди про- должали делать все новые и но- вые сколы на камнях, когда весь пол пещеры был буквально уст- лан надбитой галькой? Почему только на пяти процентах из об- щего количества камней есть хоть какие-то следы использо- вания? Вдумайтесь: 95% так на- зываемых «орудий труда» ни- когда не использовались! Да и, наверное, трудно использовать
168 Кто ты, человек? Представитель вида Homo erec- tus — мужчина-синантроп («ки- тайский человек») гладкий округлый камешек с не- острым сколом для каких-либо утилитарных целей. Секрет был в чем-то другом, но мы пока это- го не знаем. Однако такое «про- изводство» продолжалось пол- тора миллиона лет. Полтора мил- лиона лет отделяли «человека умелого» от настоящих орудий труда, от звуков человеческой речи, от следующей ступеньки развития. 1,6 миллионов лет назад по- явился Homo erectus — человек прямоходящий. Свое имя он по- лучив за прямую осанку, очень напоминающую осанку современ- ного человека. Человек прямо- ходящий был зачастую даже не- много выше современного чело- века — метр восемьдесят. Объем мозга колебался в пределах 880-1100 куб. см. Это значит, что Homo erectus перешагнул через мозговой Рубикон. У современ- ного человека этот показатель лишь ненамного выше — в сред- нем 900—1250 см3 (у некоторых до 2 000 см3). Причем даже у ге- ниев и талантливых людей мозг может быть небольшим. У Ана- толя Франса, например, он был всего около 1000 см3... Предполагают, что Homo erec- tus появился сначала в Африке, а затем освоил Европу и Азию. В это время на Земле было круп- ное оледенение, временами сме- няющееся теплыми промежут- Знаете ли вы, что Когда в 1856 году в Неандертале обнаружили странный череп и не- обычной формы бедренную кость, некоторые исследователи, нисколь- ко не смущаясь, заявили, что череп принадлежит патологическому идиоту, а кость — остаток скелета... «монгольского казака из кон- ных отрядов, преследовавших армию Наполеона в 1814 году». S’
Зарождение жизни на Земле 169 ками. Но даже в теплые перио- ды температура в Центральной Европе не поднималась выше 20 °C. Это в июле-то месяце! Мно- гие годы, а то и века, темпера- тура воздуха в единственный теп- лый месяц года не достигала и десяти градусов. Как же холод- но было зимой! Какими холод- ными проливными дождями от- личалась осень! Чтобы согреть- ся, человек привык сидеть у огня, хотя и не мог добывать его само- стоятельно. Чтобы накормить себя, он научился изготавливать каменные орудия — ручные ру- била, скребла, топоровидные кливеры и очень острые отще- пы, заменяющие ножи. К виду Homo erectus относятся синант- роп («китайский человек»), пи- текантроп («яванский человек») и некоторые другие. Иногда в литературе вы можете встретить и общее наименование архант- ропы для всех упомянутых древ- них людей вида Homo erectus. Очень своеобразной стадией развития современного челове- ка являются неандертальцы. Это о них в девятнадцатом веке шли споры. Своеобразное строение черепа и другие расхождения позволили некоторым исследо- вателям, нисколько не смуща- ясь, заявить, что череп принад- лежит «патологическому идио- Реконструкция по костным ос- танкам — сложное дело и допус- кает некоторые варианты. Так выглядит облик неандертальца, если подчеркнуть черты, свойст- венные современному человеку (ввер- ху ). На реконструкции, представ- ленной ниже, неандертальцу при- дали ряд обезьяньих черт ту», а кость — остаток скелета... «монгольского казака из кон- ных отрядов, преследовавших армию Наполеона в 1814 году». Дело происходило в 1856 году, когда в Неандертале обнаружи- ли странный череп и необычной формы бедренную кость. Пале- онтологии как таковой не суще- ствовало. Никому даже в голо- ву не приходило, что может быть найдено существо, в ком бы сов- мещались человеческие призна- ки и признаки высших прима- тов. «Неандерталец» был едва
170 Кто ты, человек? ли не первой находкой, поста- вившей ученых в тупик. Посте- пенно с ростом числа палеонто- логических находок стало более понятным место загадочного не- андертальца в цепочке «превра- щений» человека. Более точной стала и датировка. Теперь уже никто не назовет неандертальца «монгольским казаком». Первые неандертальцы появи- лись, по-видимому, 200 тысяч лет назад. Иногда рамки суще- ствования неандертальцев сужа- ют до 40 тысяч лет в промежут- ке между 70 тыс. до н.э. и 32 тыс. до н.э. Пропорциями те- ла неандертальцы были похожи на эскимосов, чье плотное тело- сложение помогает им не замерз- нуть в холодном северном кли- мате. Невысокие, чрезвычайно мускулистые, коренастые и кря- жистые, они научились справ- ляться с тяготами долгой холод- ной зимы, ведь половину време- ни их существования на земле царил ледниковый период. Мы все время приводили факты об объеме мозга. Надо сказать, что у неандертальца мозг был боль- ше нашего. Мозг неандертальца отличается от мозга большинст- ва современных людей не толь- ко размерами. Он вообще был иначе организован. Иначе, и, по- видимому, слабее, были разви- ты лобные доли. Зато очень хо- рошо были развиты затылочные доли и особенно мозжечок, от- вечающий за координацию дви- жений, ориентирование в про- странстве и т.п. Такое развитие задней части мозга требовало пространства, и поэтому у неан- дертальцев затылок выступал заметным бугром. На лицевой части выделялись мощные над- бровные дуги. Массивная ниж- няя челюсть без подбородочно- го выступа, крупный нос отнюдь не сделали бы неандертальца в наших глазах красавцем. Далеко не все антропологи счи- тают неандертальца непосредст- венным предком современного человека. Очень многие думают, что неандерталец и человек со- Знаете ли вы, что... Человек неандертальского типа вымер повсеместно за очень короткий промежуток времени, уступив место современному человеку. После появления человека современного типа ученые не располагают ни одной находкой, связанной с неандертальцами. Гибель этих людей столь же загадочна, как и гибель динозавров. Z * •* I
Зарождение жизни на Земле 171 временный — это две параллель- ные ветви развития. И все из-за серьезных различий в строении мозга. Еще одна загадка неандерталь- ца: почему он неожиданно и по- всеместно вымер, уступив мес- то современному типу человека? В этой связи хочется вспом- нить одну оригинальную гипо- тезу. Предположим, что человек неандертальский и человек со- временный — два разных вида. Посмотрим, что происходит в природе при скрещивание двух особей разных видов. От лоша- ди и осла рождается мул. Но у него не может быть потомства. Можно скрестить даже тигра со львом, но и такой гибрид будет бесплодным. Может быть, — спрашивают авторы данной гипо- тезы, — тоже самое произошло и с человеком?.. Это интересное предположение согласуется с ря- дом находок «людей», сочетав- ших в себе и те, и другие призна- ки. Подобные находки относят- ся к последним временам существования неандертальцев. Однако остается открытым во- Знаете ли вы, что я Каменными «ножами», изго товленными неандертальцами легко порезаться. гг* м прос: почему этот вид (или под- вид — кому как угодно) челове- ка вымер повсеместно и почти одновременно? Создается впе- чатление, что неандертальцы бы- ли просто истреблены человеком нового типа. Другая гипотеза связывает гибель неандерталь- ского типа с каким-либо смер- тельным заболеванием. Извест- но, что представители разных рас подвержены различным бо- лезням. То, что может вызвать гибель индивидов одной расы, выльется в легкую хворь другой. Даже «болезнь нашего века» СПИД косит не всех подряд. Так называемые северные народно- сти оказываются более стойки- ми. Не могла ли произойти по- добная катастрофа и 34 тысячи лет назад, когда неожиданно вы- мер один тип человека и повсе- местно распространился другой? Большинство ученых счита- ет человека современного и че- ловека неандертальского двумя подвидами одного вида, что и отражается в названии: Ното sapiens и Homo sapiens nean- derthalensis. Неандертальцы были охотни- ками. Их самые разнообразней- шие орудия были как нельзя луч- ше приспособлены для утилитар- ных целей. Если вы не верите — попробуйте отщепы-«ножи» не-
172 Кто ты, человек? Мужчина из Кро-Манъона — чело- век современного типа (реконструк- ция ) андертальцев, только осторож- но — не порежьтесь! В основной рацион европейских неандер- тальцев входили бизоны и быки, северные олени, мамонты и шер- стистые носороги, пещерные мед- веди, лошади, и, конечно, жи- вотные поменьше — зайцы, лисы, грызуны. Причем каждое племя «специализировалось» на ком- то одном. Охотники метали ко- пья, сбрасывали на животных тяжелые валуны, расставляли силки, рыли ямы-ловушки. Они мастерски пользовались огнем, загоняя с его помощью целые ста- да животных в тупики, откуда им уже было не выбраться. Шку- ры животных выделывались и шли на одежду и обустройство жилища. Захоронение погибших и умер- ших своей смертью было непро- стым делом и сопровождалось обрядами. Неандертальцы — первые из людей, у которых по- явилась религия — какие-то свои особенные представления о не- видимом мире. В одной из пещер были найдены расположенные кругом рога горных козлов, в другом — черепа пещерного мед- ведя, выложенные как в музее на каменных «столиках». А что же «наш» человек? Ког- да он появился? Генетика предполагает, что примерно 150 тыс. лет назад, ве- роятно, уже существовал совре- менный Homo sapiens. Самые древние и надежно да- тируемые окаменелости нашего вида, то есть Homo sapiens — со- временного человека, найдены в пещерах Индонезии. Их точ- ный возраст — тридцать девять тысяч шестьсот лет. Негры — это головная боль палеоантропо- логов. Их самые древние кост- ные останки датируются всего лишь... шестью тысячами лет! Сорок тысяч лет — мизерный срок в истории человечества. Но за это время человек современ- ного типа создал сложнейшую цивилизацию. Век каменный сменился веком железным. Век атома — XX век — позволил че- ловеку подняться в космос. Не- давно наступивший XXI век на- зывают веком генной инжене- рии.
Глава VI. ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ. Последние достижения КЛОНИРОВАНИЕ И ИСКУССТВЕННОЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ А. енетика — сложная и очень интересная наука. Именно ее до- стижения позволили раскрыть тайну ДНК, выращивать детей в пробирке, клонировать живот- ных и вылечивать многие заболе- вания. Вот-вот будет полностью расшифрован генетический код человека, и тогда для генной ме- дицины, по-видимому, вообще не будет существовать неизле- чимых болезней. Первые эксперименты так или иначе связаны с растениями. Выс- шие растения состоят из множе- ства клеток, каждая из которых отвечает за свой небольшой объ- ем работы. Клетки зеленой тка- ни листа «заведуют» фотосинте- зом. Клетки корня отвечают за
174 Генная инженерия. Последние достижения питание и передачу минераль- ных веществ в другие органы рас- тения. Все клетки узко специа- лизированы и различаются по своему строению и химическому составу, хотя возникли из одной- единственной клетки — оплодо- творенной яйцеклетки материн- ского растения. Что же произой- дет, если эти ткани попытаться разделить? Будут ли расти, ска- жем, клетки зеленой ткани ли- ста вне растения, если поместить их в питательную среду? Оказывается, будут. Изоли- рованные кусочки ткани могут размножаться, если им создать все условия для развития. Одна- ко поскольку ткани изолирова- ны от растения целиком, они не выполняют свою прямую обя- занность и слегка изменяются, «омолаживаются». Если пустить «омоложение» на самотек, то клетки и ткани, вышедшие из- под контроля, могут дать нача- ло новому растению, как бы вер- нувшись в своем развитии на- зад — к первой и единственной клетке, из которой произошло растение. Причем из морковных клеток никогда не вырастет ви- ноград, а из табачных — капус- та. Клетки «помнят» свое про- исхождение. Если в естествен- ных условиях растение живет недолго, то срок жизни выращи- ваемых в пробирке изолирован- ных тканей фактически неогра- ничен. Весь этот процесс проте- кает в пробирке, где каждый этап легко наблюдается и строго кон- тролируется. Сейчас культивиро- вание тканей лекарственных рас- тений широко используется в фармацевтике. Таким способом, например, выращивают ткани знаменитого женьшеня. Этим же способом часто пользуются при селекции растений. Культу- ру изолированных тканей мож- но использовать, если часть рас- тений поражена тяжелым виру- сом. В этом случае из ростка здорового растения можно вы- делить группу здоровых клеток и вырастить новое. Естественно, что после расте- ний, ученые задумались о воз- можности выращивания в про- бирке и животных, и даже чело- века. Яйцеклетка содержит все не- обходимое, чтобы воссоздать це- лый организм со всеми его функ- циями и особенностями. В яйце- Знаете ли вы, что Можно выращивать в пробир- ках отдельно ткани корня, зе- леные ткани листа и т.д. Из од- ной клетки можно вырастить целое растение. И да ж® »
1 Зарождение жизни на Земле клетках содержится ряд веществ, необходимых для развития за- родыша. В первую очередь жел- ток — питательный материал для будущего организма. У не- которых видов животных его ко- личество столь велико, что яй- цеклетки видны невооруженным взглядом: икринки рыб и амфи- бий, яйца пресмыкающихся и птиц. Самые крупные яйца у сельдевой акулы — почти 30 см в диаметре. Страусиные яйца в три раза меньше. Но у млекопи- тающих зародыш получает пи- тание из материнского организ- ма и яйцеклетки можно увидеть лишь под микроскопом. Как же происходит искусственное опло- дотворение? Накануне овуляции яйцеклетку извлекают из яич- ника, помещают в пробирку, где уже собраны активные сперма- тозоиды. Происходит слияние половых клеток. Начинается раз- витие зародыша. Оплодотворен- ная клетка начинает делиться. И тут ее необходимо импланти- ровать в матку женщины, кото- Знаете ли вы, что : а ) Первым искусственно опло- дотворенным в пробирке ре- бенком стала девочка Луиза Браун. rg* Выращивание детей «в пробирке» вызывает целый ряд этических проблем рая и будет вынашивать ребен- ка. Именно таким образом вы- растили первого «ребенка из про- бирки» — Луизу Браун. Искусственное оплодотворе- ние сейчас уже не редкость. Все большее количество бездетных пар прибегает к нему. Но возни- кают и определенные этические проблемы: кто же все-таки мать
176 Генная инженерия. Последние достижения Работа генетиков ребенка — женщина, у которой была взята яйцеклетка и затем оплодотворена, или та женщи- на, которая вынашивала ребен- ка под сердцем все девять меся- цев? Проблема гораздо серьез- нее, чем может показаться на первый взгляд. Клонирование животных — еще одна область, в которой уче- ным удалось достичь успеха. На- помним, что клонирование — это точное воспроизведение живого объекта в каком-то количестве копий. Копии должны обладать идентичной наследственной ин- формацией, т.е. нести идентич- ный набор генов. Впервые поло- жительный результат удалось получить в 1997 г. в лаборатории профессора Я. Вильмута в Шот- ландии. От овцы, которую пред- полагалось «копировать», были взяты клетки молочной железы. Их поместили в оплодотворен- ную (взятую после случки) яйцеклетку другой овцы. Чтобы генетическая информация пере- давалась от первой, а не от вто- рой особи, из яйцеклетки удали- ли ядра. Яйцеклетка выступала в качестве питательной среды. Это напоминало бы искусст- венное оплодотворение, если бы не одно «но». Клетки копируе- мой овцы не были зародышевы- ми или половыми. Они были со- матическими — клетками тка-
Зарождение жизни на Земле 177 ни молочной железы, то есть не несли новую генетическую ин- формацию. Поэтому-то и пона- добились всяческие ухищрения, чтобы создать подобие оплодо- творенной яйцеклетки. Экспе- римент удался. Началось фор- мирование зародыша, который затем был трансплантирован в организм суррогатной матери (овцы-реципиента). Через поло- женный срок на свет появилась первая клонированная овеч- ка — Долли. Только один из серии проведенных в Шотландии опы- тов по клонированию оказался удачным. Один из 236. В начале 2003 года Долли заболела тяже- лой формой пневмонии, и уче- ные вынуждены были ее усы- пить. Теперь ее чучело хранит- ся в Британском музее. Когда говорят о клонирова- нии, обычно думают о копиро- вании, о том, что в результате должна получиться точная ко- пия клонируемого организма. Но клон — не точная копия про- тотипа. Этого просто невозмож- но добиться. Когда используют приемных матерей, то «мать» оказывает огромное влияние на растущий организм: одни гены работают активно, другие «мол- чат». Легче добиться портретно- го сходства, чем сходства орга- низма целиком. В более высоко- организованных организмах эти изменения еще глубже и необра- тимее. Несмотря на газетную шу- миху вокруг якобы клонируе- мых людей, пока нет официаль- ных фактов, подтверждающих удачность этих попыток. И вряд ли они появятся в ближайшем будущем. Яйцеклетки человека устроены даже сложнее, чем счи- талось до сих пор. ИСТОРИЯ ЧЕЛОВЕКА С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ГЕНЕТИКИ -t)иблия учит, что все лю- ди произошли от Адама и Евы. А что говорит по этому поводу генетика? Знаете ли вы, что... В Клон — это не точная копия организма-прототипа. Это новое само- стоятельное животное со своим характером и привычками. Овечка Долли, первое клонированное животное, прожила шесть лет. В на- чале 2003 года Долли заболела воспалением легких, и ученые вы- нуждены были ее усыпить.
178 Генная инженерия. Последние достижения Генетическая информация со- держится в двух местах — в яд- ре и в митохондриях. При поло- вом способе размножения ядерные гены наследуются как от мате- ри, так и от отца, сочетаясь слу- чайным образом. А вот митохон- дриальные гены передаются толь- ко по материнской линии. Получается, что ДНК всех лю- дей восходит, в конечном итоге, к одной женщине-предку. Хотя все-таки правильнее будет гово- рить о небольшом числе женщин одной популяции, населявших определенную территорию. По данным ДНК митохондрий мож- но даже проследить по материн- ским линиям современных лю- дей вплоть до их общего предка. Так что, «Ева» была... ЧТО ТАКОЕ СТАРОСТЬ "Человек — это очень слож- ный организм, в котором все вза- имосвязано. За сутки в резуль- тате обмена веществ в организ- ме человека образуются конечные продукты: вода, углекислый газ и мочевина. Через органы дыха- ния из организма выводятся уг- лекислота и определенное коли- чество воды (около 400 милли- литров в сутки) в виде пара. За Старость сутки у взрослого человека вы- деляется около 500 мл пота и 500-700 мл желчи. За тот же про- межуток времени образуется ко- лоссальное количество мочи — 15—17 л и только полтора — вы- водится. При большой физической на- грузке, например, у спортсме- нов во время соревнований, объ- ем перегоняемой крови за одну минуту приближается к 40 лит- рам. За час сердце перегоняет 2,5 тонны крови! При обычной нагрузке в состоянии относитель- ного покоя вся кровь, которая есть в организме, протекает по
Зарождение жизни на Земле 179 сосудам большого и малого кру- га за 25 секунд. Через почки взрослого челове- ка лишь за одни сутки протека- ет огромное количество крови: 1 500-1 700 л (полторы тонны!). Мы все учились в школе и зна- ем, что диаметр аорты во много раз больше диаметра капилля- ра, что сердце — «кровяной на- сос» . Но мало кто знает, что по- перечное сечение всех вместе взя- тых капилляров в 500(!) раз превышает диаметр аорты. А это значит, что капилляры играют едва ли не большую роль в крово- обращении. С какой скоростью растут ног- ти? Оказывается, со скоростью 0,1-0,2 мм в сутки. Таким обра- зом, за неделю-полторы ногти на руках отрастают на санти- метр, а за три месяца полностью обновляются. На ногах ногти растут медленнее — пройдет це- лых полгода, прежде чем на ме- сте старого вырастет совершенно новый ноготь. Так почему организм стареет? Почему клетки различных орга- нов и тканей имеют разную «про- должительность жизни»? Белые клетки крови — лимфоциты — живут всего 10—12 часов, клет- ки кожного эпидермиса — неде- лю, красные кровяные тельца — эритроциты — 4 месяца, а подав- ляющее большинство нервных клеток доживает вместе с нами до глубокой старости. Отсюда и пошла присказка «нервные клет- ки не восстанавливаются ». Американский биолог Л. Хайф- лик предположил, что у каждо- го вида животных клетки способ- ны делиться строго определенное количество раз. Л. Хайфлик — первый ученый, которому уда- лось заставить клетки человече- ского организма расти в пробир- ке. Результатом его эксперимен- та стали сенсационные данные: эти клетки делятся только пять- десят раз. Затем деление прекра- щается, и клетки уже не обнов- ляются. Однако не все биологи Знаете ли вы, что... Клетки различных органов и тканей имеют разную «продолжитель- лимфоциты — живут всего неделю, красные кро- эритроциты — 4 месяца, и затем обновляются. По- ность жизни». Белые клетки крови 10-12 часов, клетки кожного эпидермиса вяные тельца давляющее же большинство нервных клеток доживает вместе с нами I до глубокой старости. Ж I
180 Генная инженерия. Последние достижения согласились с выводами Л. Хайф- лика. Некоторые из них счита- ют, что клетки человеческого те- ла могут делиться как минимум 70 раз. Другие увеличивают эту цифру до сотни. Часть ученых во- обще склонны считать, что нет никакого предела, и клетки мо- гут делиться сколько угодно раз вплоть до бесконечности. Неоспо- римо одно. Со временем, дейст- вительно, клетки начинают де- литься все реже и реже... ВЫРАЩИВАЕМЫЕ ЗАПЧАСТИ Вы никогда не видели как растут клетки? Они растут по- добно деревьям. Это красивое зрелище. Но это качество кле- ток уже сейчас спасло жизнь многим людям. Конечно, не каж- дая клетка способна заменить ткань больного органа. На это способны стволовые клетки на- чальной стадии развития эмб- риона. Мы уже говорили, что в организме все клетки и ткани узко специализированы. Но все- таки находятся клетки, кото- рые могли бы «приспособить- ся» и превратиться в клетки дру- гого вида. Таковы упомянутые выше стволовые клетки эмбри- она. Естественно, по этическим со- ображениям недопустимо ис- пользование клеток будущего ребенка для кого-то другого. По- этому начали использовать так называемый « абортный матери- ал»: по принципу — не пропа- дать же добру. Такие зародыше- вые клетки способны полностью восстановить поврежденные. Па- циенты воспринимают свое из- лечение как чудо. Известны слу- чаи, когда человек вставал на ноги после того, как ему имплан- тировали подобные клетки, и те восстанавливали функции спин- ного мозга. После паралича конеч- ностей человек начинал ходить. Но опять-таки по этическим и моральным соображениям луч- ше было бы использовать что-то другое. И ученые нашли способ, чтобы и лечить, и не нарушать этические принципы людей. Вы- ход был найден в использовании плацентарной и пуповинной кро- ви , тоже содержащей стволовые Знаете ли вы, что Банк новых клеток — теперь не фантастика. В некоторых лабо- раториях мира уже сегодня мож- но «отложить» плацентарные или пуповинные клетки для бу- дущего лечения родившегося
Зарождение жизни на Земле 181 Сохранение генетических образцов в специально оборудованных боксах клетки. Из таких клеток состав- ляют «банки данных», замора- живают и хранят до того момен- та, пока у родившегося ребенка не появится в них потребность. Это его собственные «запасные» клетки. Таким образом, специалисты научились преобразовывать клет- ки одного вида в клетки друго- го вида. Но как «заставить» их принять трехмерную форму оп- ределенного органа? Над этой проблемой сейчас и работают ученые. Вопрос о создании но- вых органов упирается в биоло- гически растворимую форму- каркас, на которую наращива- лись бы вновь образующиесй клетки. И наверняка не за гора- ми момент, когда и эта ступень- ка будет пройдена. Генетика идет гигантскими шагами. Уже научились резать гены, заставлять определенные гены работать активнее, а на дру- гие « накладывать вето ». Около 200 новых диагности- ческих препаратов уже введены в медицинскую практику, и бо- лее 100 генноинженерных ле- Знаете ли вы, что... Радиоуправляемые чипы давно перестали быть фантастикой. Их на- учились вживлять в мозг подопытных животных, и с их помощью управлять поведением. Делаются первые попытки научиться управ- лять генетическим аппаратом. Для этого внутрь фермента РНК вжив- ляют наночастицу золота. Приставка «нано» обозначает величину, рав- ную 109 м, то есть одну миллионную миллиметра. Такая золотая «пе- счинка» работает как антенна при включении электромагнитного поля. Это влечет за собой разрушение фермента. Когда же поле от- ключают, молекулы вновь собираются в полноценный фермент. По- добные эксперименты проводились и с ДНК. Уже не за горами то вре- мя, когда ученые научатся подобным же образом «отключать» не- благополучные гены, тем самым избавляя человека от того или иного заболевания. - 'У •да is С
182 Генная инженерия. Последние достижения Вскоре, возможно, подобные аппараты отойдут в прошлое и отпадет необходимость во многих хирургических операциях карственных препаратов прохо- дят клиническое изучение. Прогнозируют, что уже к 2006 году будет разработан ле- карственный препарат, излечи- вающий больных СПИДом, к 2009-10 гг. будут установлены гены, которые напрямую связа- ны со злокачественными ново- образованиями, установлены ме- ханизмы возникновения почти всех видов рака. А к 2013 году, по всей видимости, завершится ра- бота над созданием препаратов, предотвращающих рак. Уже сегодня генная диагнос- тика позволяет обнаружить бо- лезнь не на поздней стадии, как это было раньше, а в самом на- чале. Знаете ли вы, что... Генетика позволяет сохранить исчезающие виды животных. Для это- го ученые замораживают в жидком азоте клеточный материал редких видов. Через определенный промежуток времени можно вырастить из зародышевых клеток целое животное, сохраняя тем самым жизнь виду.
Глоссарий Анкилозавры [гр. ankiyos искрив- ленный, изогнутый +...завр] — крупные растительноядные четвероногие динозавры мело- вого периода. Их тело снару- жи было покрыто панцирем из кожных щитков. Свое назва- ние анкилозавры получили в честь характерного искривле- ния, резкой вогнутости туло- вищных ребер наружу. К ним относятся эвоплоцефалы и пи- накозавры [pinus сосна +... завр]. Антрактозавр [Антарктика + ...завр] — гигантский динозавр мелового периода из группы зауропод. Самое крупное на- земное позвоночное: высота бе- дренной кости около 2,5 мет- ров, вычисленная высота тела приблизительно равна 40 ме- трам. Свое название получил по месту первой находки — от- носительно близко к Антарк- тике (в Аргентине). Апатозавр [гр. apate заблужде- ние +...завр] — «обманная яще- рица» — крупный динозавр из группы зауропод. Апато- завр жил в юрском периоде в Северной Америке. Ранее бы- ло распространено его другое наименование — бронтозавр. Археомерикс [гр. arche начало + тегух олень] — древнейшее жвачное млекопитающие раз- мером не больше ягненка. Жил в первой половине третично- го периода. Скелетики этого животного обнаружены в Мон- голии в пустыне Гоби. Археоптерикс [гр. arche начало + pteryx крыло] — самая древ- няя птица, найденная в оса- дочных породах юрского пе- риода в Южной Америке (Бо- ливия). Общими очертаниями напоминал птицу, имел опе- ренье и крылья. При этом ар- хеоптерикс сохранял прими- тивные признаки: зубастый клюв, ящероподобную голо- ву, цепкие когтистые пальцы на крыльях и длинный хвост.
184 Глоссарий Архозавры [гр. arhos древний + ...завр] — надкласс наземных позвоночных, наиболее мно- гочисленный в мезозойскую эру. Включает текодонтов, ди- нозавров, птерозавров, кро- кодилов и птиц. Батрахозавры [гр. batrachos ля- гушка -г...завр] — подкласс па- леозойских позвоночных, со- четающие признаки амфибий и рептилий. В настоящее вре- мя их относят к амфибиям (зем- новодным). Брахиозавр [гр. brachion плечо + ...завр] — гигантский динозавр из группы зауропод юрского периода. Брахиозавр имел уд- линенные передние конечно- сти и жирафоподобную фор- му, благодаря сильно удлинен- ной шее и небольшой голове. Скелеты этого животного об- наружены в Северной Амери- ке и Восточной Африке. Бронтозавр [гр. bronte гром + ...завр] — см. апатозавр Гадрозавр [гр. hadros большой, громоздкий +...завр] — утко- носые динозавры — самые крупные (до 10-12 м в высо- ту) и многочисленные из дву- ногих растительных диноза- вров — орнитопод. Жили в ме- ловой период, обитая в водоемах (см. также зауро- лофы) . Гиппарион [гр. hippos + Areion (Arion ) имя быстроногого ко- ня в древнегреческой мифоло- гии] — трехпалая лошадь, жив- шая в третичный период. Не- смотря на название, не является прямым предком лошадей. Динозавры — наиболее много- численный класс мезозойских наземных позвоночных из над- класса архозавров. Многие из них отличались гигантскими размерами (до 60 м) и причуд- ливыми формами. Среди этих животных были и хищники, и растительноядные. Кто-то передвигался на четырех ла- пах, кто-то предпочитал хож- дение на двух конечностях. Прыгающие, плавающие, бе- гающие и даже летающие — вот они, цари природы того времени. Диплодок [гр. diplos двойной + dokos брус, луч] — гигантский динозавр из группы зауропод. Свое название получил из-за двойных нижних остистых по- звонков. Обитал в Северной Америке в юрский период. Деноцефалов, или дейноцефа- лов [гр. deinos, dinos страшный, удивительный, ужасный + гр. kephale голова] — раньше относили к рептилиям, теперь же сближают с млекопитаю- щими. Некоторые из них име-
Зарождение жизни на Земле 185 ли сильно утолщенные крыш- ки черепов, что придавало им необычный, устрашающий вид. К деноцефалам относят- ся титанофонеус, эстеммено- зух и некоторые другие реп- тилии перми — начала три- аса. Дицинодонты [гр. di(s ) два+ ky- оп (kynos ) собака+odus (odon- tos) зуб] — группа тероморф- ных животных перми-триаса, характеризующаяся наличи- ем в верхней части двух клы- ков (см. шталекерия). Зауролофы [гр. sauros ящер + lophos гребень] — орнитопод- ный динозавр мелового пери- ода из семейства гадрозавров с сильно развитым гарпуно- подобным гребнем черепа. Из- вестен по серии находок в Мон- голии и Северной Америке. Зауроподы [гр. sauros ящер + pus (podos) нога] — группа четве- роногих растительноядных динозавров юрского и мело- вого периодов. По форме и строению таза и конечностей напоминали рептилий (см. ТНК ЯСС брахиозавр, антаркто- завр, бронтозавр, диплодок). Игуанодон [исп. iguana + гр. odus (odontos) зуб] — крупный дву- ногий растительноядный ди- нозавр из группы орнитопод. Зубы по форме напоминают зубы игуаны. По этой причи- не динозавр и получил свое название. Около 30 скелетов игуанодонов обнаружено в Бельгии. Иктидозавры [гр. iktis iktidos лас- ка/ животное +...завр] — мел- кие животные из группы те- риодонтов триаса-юры, хищ- ные, размером с ласку. Креодонты [ гр. kreas ( kreos) мя- со + odus (odontos) зуб] — при- митивные плотоядные млеко- питающие начала кайнозой- ской эры — предки современ- ных так называемых настоя- щих хищников. Индрикотерий [по названию древ- нерусского сказочного зверя индрика + гр. therion зверь] — гигантский безрогий носорог, живший примерно 25 милли- онов лет назад (в середине тре- тичного периода). Этот гигант достигал 8 метров в высоту и 11 в длину, и был самым круп- ным наземным млекопитаю- щим, когда-либо существовав- шим на планете. Его останки обнаружены в Казахстане. Ихтиозавр [гр. ichithys (ichithyos) рыба +...завр] — подкласс хищ- ных морских рептилий мезо- зойской эры, обладающих ры- бообразным телом. Ихтиостега [гр. ichithys (ichithyos) рыба + stege крыша] — древ-
186 Глоссарий нейшее наземное позвоночное из класса амфибий девонско- го периода — «рыба на лапах». Относится к группе стегоце- фалов [они же лабиринтодон- ты]. Ихтиостега сохранила еще признаки рыб: остатки жаберной крышки, хвост в ви- де плавника и некоторые дру- гие. Скелеты этих странных животных найдены в Гренлан- дии. Карнозавры [гр. carno (carnis ) мясо +...завр] — хищные дино- завры мезозойской эры. Самые крупные наземные хищники (15 метров длины) с огромным черепом, вооруженные мощ- ными кинжаловидными зуба- ми, редуцированными перед- ними конечностями у поздних своих представителей (см. так- же мегалозавр, тарбозавр, ти- раннозавр, целурозавр). Кондиляртры [гр. kondylus мы- щелок + arthron сустав} — группа млекопитающих на- чала третичного периода — предки современных копыт- ных (от бегемотов до легких быстрых серн), еще сохраняв- шие многие черты хищников. Название дано по наличию до- полнительных суставов в за- пястье. Среди них в дальней- шем произошло деление на парно- и непарнокопытных и ряд других групп, к которым, например, относятся слоны. Котилозавры [гр. kotyle коте- лок, чашка +...завр] — самые древние (вторая половина па- леозоя) рептилии. Название дано по чашечкообразным фа- сеткам позвонков. Лантанозух [гр. lanthano скрыва- юсь + ...зух] — наземное позво- ночное пермского периода, из подкласса батрахозавров, про- межуточное звено от амфибий к высшим позвоночным. На- звание отражает сомнения в его классификации и неясность систематического положения. Лантанозух известен по черепу, найденному в Татарии. Махайрод [ep.machaira сабля, меч + odus (odontos ) зуб] — «саблезуб», саблезубая кош- ка, часто неправильно назы- ваемая саблезубым тигром (из- за своих размеров) — один из самых опасных хищников кон- ца триасового периода. Свое название получил за два ог- ромных клыка в верхней че- люсти. Широко известен по находкам в Евразии. Мегалозавр [гр. megas (megalu) большой +...завр] — крупный хищный динозавр середины ме- зозоя из группы карнозавров. Впервые обнаружен в 1824 го- ду, в Европе. Тогда его приня-
Зарождение жизни на Земле 187 ли просто за большую ящери- цу. Первый из обнаруженных динозавров. Мегалоцерос [гр. megalu боль- шой + keras (keratos) рог] — олень, живший на границе третичного и четвертичного периодов примерно 2 милли- она лет назад. Свое название получил за огромные рога, ко- торые каждый год сбрасывал и отращивал новые. Мозазавры [ гр. Mosa название реки Маас в Бельгии, где бы- ли впервые найдены скелеты этих огромных существ + завр] — гигантские морские хищные ящерицы, достигаю- щие в длину 15 метров. Жили в меловой период. Орнитомим [гр. omis (omithos) пти- ца + mimos подражатель] — беззубый хищный динозавр мелового периода из группы целурозавров. По строению че- репа и скелета похож на птиц. Орнитоподы [гр. ornis (omithos ) птица + pus (podos) нога] — группа растительноядных ди- нозавров, сохранивших, как у птиц, двуногий способ пере- движения (см. также гадроза- вры, зауролофы, игуанодон). Парейазавры [zp.pareia щека + ...завр] — крупные, около трех метров рептилии перми, име- ющие костные выступы в щеч- ной области черепа. Кожа, по всей видимости, была мягкой и слизистой, напоминала ко- жу современных жаб (см. ко- тилозавры, скутозавр). Плезиозавр [ep.plesios близкий + ...завр] — группа крупных мор- ских рептилий мезозойской эры с относительно неболь- шим черепом, но длинной ше- ей. Раньше думали, что это ближайшие родственники яще- риц, что и отразилось в назва- нии. Плиозавр [гр. pieion большой + ...завр] — очень крупные хищ- ные морские рептилии юрско- го и мелового периодов из груп- пы плезиозавров, с огромным (до 3 м) черепом и короткой шеей. Протоцератопс [гр. proto первый + гр. keras (keratos) рог + ops ли- цо, физиономия] — небольшой примитивный рогатый дино- завр (цератопс), имевший лишь зачаточный носовой рог. Мно- жество скелетов протоцера- топсов обнаружено в Цент- ральной Азии. Птеранодон [zp.pteron крыло 4- anodus (anodontos) беззубый] — гигантский летающий ящер- птерозавр мелового периода с размахом крыльев до 8 мет- ров, с огромным метровым че- репом, с большими челюстя-
188 Глоссарий ми, но без зубов. Птеранодо- ны известны по находкам в Северной Америке. Птеродактиль [гр. pteron крыло + dartylos палец} — небольшой, 15-20 см, летающий ящер кон- ца юрского — начала мелового периода. Относится к птероза- врам. Череп птеродактиля очень похож на птичий с добавлени- ем мелких зубов в передней ча- сти челюстей. Известен по на- ходкам на территории Европы и Восточной Африки. Птерозавры [гр. pteron крыло + ...завр] — летающие ящеры — группа мезозойских позвоноч- ных из надкласса архозавров. Птерозавры освоили жизнь в воздухе и приобрели в связи с этим птичий облик (см. пте- родактиль, птеранодон, рам- форинх). Рамфоринх [гр. ramphos кривой клюв + rynchos морда, клюв} — летающий ящер юрского пе- риода. Относится к птерозав- рам. Челюсти, с редкими, но крепкими зубами, были ис- кривлены в рыльной части, принимая форму клюва. Тело оканчивалось длинным хвос- том. Рамфоринх известен по находкам в Восточной Африке, а также в Западной Германии. Скутозавр — [zp.skutos щит + ...завр] — рептилия пермского периода, относится к парейа- заврам. Тело покрыто костны- ми щитками. Скелеты обнару- жены на Северной Двине. Стегозавры [гр. stege крыша + ...завр] — группа крупных рас- тительноядных четвероногих динозавров середины мезозоя. Их спина была покрыта мощ- ными костными пластинами или шипами, защищавшими тело от нападения хищников. Сутки — единица времени, рав- ная 24 ч (для Земли). Разли- чают звездные сутки — пери- од обращения планеты вокруг своей оси относительно звезд, и солнечные сутки — период обращения планеты относи- тельно Солнца. Для Земли 24 ч солнечного времени рав- ны 24 ч 3 мин 56,555 с звезд- ного времени. Тарбозавр [гр. turbos предмет ужаса и страха + ...завр] — гигантский хищный динозавр мелового периода. Скелеты тарбозавров обнаружены в Монголии. Текодонты [гр. theke футляр, ячейка, гнездо + odus (odon- tos ) зуб] — группа наземных позвоночных триасового пе- риода, относящиеся к надклас- су архозавров. Предки кроко- дилов, динозавров, птерозав- ров и птиц. Зубы текодонтов
Зарождение жизни на Земле 189 сидели в отдельных ячейках- «гнездах» — альвиолах (см. также хиротерий). Териодонты [гр. therion-зверъ + odus (odontos) зуб] — зверо- зубые предки млекопитаю- щих перми и триаса с подоб- ной дифференциацией зубов. Тероморфы [гр. therion «зверь» + morphe «образ»] звероподоб- ные — обширная группа назем- ных позвоночных (карбон — юра), давших начало млекопи- тающим (см. также диноцефа- лы, дицинодонты, иктидозав- ры, териодонты). Тираннозавр [гр. tyrannos ти- ран + ...завр] — последний и самый крупный динозавр из группы карнозавров, обитав- ший в Северной Америке в конце мелового периода. Титанофонеус [титан + гр. phoneus убийца] — крупное, около трех метров, хищное на- земное животное, жившее в пермский период. Полный ске- лет этого животного найден на Волге (Татария). Трилобиты [гр. tri ...трех + lobos лопасть, доля] — вымершие морские членистоногие, на- поминающие своим внешним видом мокриц, с телом, по- крытым обызвествленным пан- цирем, расчлененным в про- дольном направлении на три части, особенно распростра- нены в кембрии и силуре. Окончательно вымерли в перм- ский период. Трицератопс [гр. tri три + keras (keratos) рог + ops лицо, фи- зиономия] — громадный трех- рогий динозавр из группы це- ратопсов. Один из последних динозавров, живший в конце мелового периода в Северной Америке, где и были обнаруже- ны его останки. Хиротерий [гр. cheirрука +...те- рий] — наземное позвоноч- ное триасового периода, от- носящееся к текодонтам. За- гадочное животное, известное только по отпечаткам ног, ос- тавленным во влажной поч- ве и окаменевших. Эти отпе- чатки возрастом около 200-220 млн лет напомина- ют отпечатки руки человека, за что животное и получило свое название. Целурозавр [гр. koilos полый +ига хвост +...завр] — группа хищ- ных динозавров, отличающих- ся конструктивной легкостью скелета. Большинство кос- тей — тонкостенные, с полос- тями внутри. Череп целуроза- вров сравнительно небольшой, иногда беззубый. Конечности цепкие, хорошо развитые (см. также орнитомим).
190 Глоссарий Цератопсы [гр. keras (keratos) рог + ops лицо, физиономия} — рогатые динозавры — группа растительноядных быкоподоб- ных позвоночных мелового пе- риода, имевших от одного до нескольких рогов на голове (см. также протоцератопс, три- цератопс). Шталекерия — огромное, раз- мером с носорога животное из группы дицинодонтов (теро- морфы), обитавшее в Южной Америке в триасе. Энтелодон [гр. enteles законченный совершенный + odus (odontos ) зуб} — огромное свиноподоб- ное млекопитающее размером с крупного бегемота. Это жи- вотное обитало в Северном по- лушарии планеты в первой по- ловине третичного периода. Название отражает наиболее совершенный сложившийся зубной ряд, характерный для млекопитающих. Эстемменозух [гр. estemmenos вен- ценосный +...зг/х] — крупное, до четырех метров в высоту, наземное животное перми, с необычайно массивным скеле- том, размерами с бегемота и черепом, увенчанным много- численными костными выро- стами-рогами . Homo erectus — «человек пря- моходящий», жил в проме- жутке от 1,6 миллионов лет назад до 200 тысяч. По мно- гим показателям приближал- ся к современному человеку. Умел добывать огонь и изго- тавливать орудия труда. К это- му же виду относятся питекан- троп (яванский человек), си- нантроп (человек из Китая), а также некоторые другие под- виды. Homo habilis —- «человек уме- лый ». Получил свое название благодаря обнаруженным ка- менным чопперам, изначаль- но принятыми за орудия тру- да. Этот вид существовал око- ло 2—1,5 миллионов лет назад. Homo sapiens — «человек разум- ный ». Человек современного вида. Первые надежно дати- руемые останки найдены в Ин- донезии. Их возраст — трид- цать девять тысяч шестьсот лет. К этому виду относится и кроманьонец. Homo sapiens neanderthalen- sis — «человек разумный не- андертальский» — подвид(по мнению других ученых отдель- ный вид) современного челове- ка. Отличие в классификации вызвано специфическими осо- бенностями строения неандер- тальца. Первые неандерталь- цы появились около 200 тысяч лет назад.
Содержание Введение................5 Глава I. Жизнь звезд, или с чего все началось.7 Глава II. Маленькие секреты живых существ..........45 Глава III. Жизнь на Земле? Невероятно!............79 Глава IV. Живая история Земли. Эволюция живой природы. ..115 Глава V. Кто ты, человек?......160 Глава VI. Генная инженерия. Последние достижения..173 Глоссарий.............183
БОЛЬШАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ПРИРОДЫ Том 14 Зарождение жизни на Земле Выпускающий редактор А Перминов Технический редактор Н. Лисицына Корректор О. Мещерякова Художник Д. Шишко ООО «Мир книги» Лицензия ЛР № 071810 от 9 марта 1999 г. 109052, Москва, Смирновская ул., 4, стр.2 Подписано в печать 20.06.2003. Формат 70x100/16. Печ. л. 12,0. Усл. печ. л. 15,48. Печать офсетная. Бумага офсетная. Гарнитура «Журнальная». Тираж 20 000 экз. Заказ № 640. Отпечатано с готовых диапозитивов издательства ОАО «Тверской полиграфический комбинат» 170024, г. Тверь, пр-т Ленина, 5,
Удивительный мир живой и неживой природы ISBN 5-8405-0484-Х 795840 504849 от