Происхождение жизни на Земле по данным молекулярной палеонтологии
Согласно современным представлениям окончательное формирование земной коры произошло около 4,6 млрд лет назад. Наши сведения об истории возникновения и развития жизни на Земле ограничены преимущественно последним периодом, длительность которого порядка 600 млн лет.
В геологии ( рис. 52 ) приняты следующие названия временных интервалов: эон , эра , период, эпоха, век. Самое крупное геохронологическое образование - эон. Эоны подразделяются на эры и т.д.
Фанерозой , самый последний и наиболее изученный эон, включает три эры: палеозой , мезозой и кайнозой . Первый период палеозойской эры - кембрий (начало примерно 580 млн лет назад, длительность - 80 млн лет). Характеризуется появлением животных, имеющих скелетные элементы.
Более ранние эоны часто объединяются под названием докембрия или дофанерозоя.
Остальной временной период, составляющий примерно 90% всей истории существования Земли, фактически является чистой страницей в изучении возникновения и развития жизни на Земле. Поэтому большой интерес представляют данные молекулярной палеонтологии, изучающей органические вещества древнейших осадочных отложений. Трудность заключается в интерпретации полученных результатов, т.е. в отсутствии надежных критериев, на основании которых можно был бы делать выводы о происхождении обнаруженных органических остатков: биогенном или абиогенном. В этой связи интересны находки, сделанные в Южной Африке в осадочных породах, возраст которых составляет около 3,5 млрд лет. В этих породах найдены заключенные в них окаменелые остатки палочковидных структур размером 0,5 х 0,25 мкм, напоминающих современные бактерии. При электронно-микроскопическом изучении у них выявлена двухслойная клеточная стенка, подобная клеточной стенке многих современных бактерий.
В породах, возраст которых также около 3,5 млрд лет, обнаружены строматолиты , своеобразные известковые образования, являющиеся продуктами жизнедеятельности древних фотосинтезирующих организмов - цианобактерий, или синезеленых водорослей . Если принять, что найденные в породах ископаемые остатки действительно принадлежат древнейшим прокариотам или являются продуктами их жизнедеятельности, то следует признать, что к этому времени уже были сформированы некоторые типы жизни, которые дошли до нас в виде ее "следов". Отсюда приходится сделать вывод, что впервые земная жизнь должна была возникнуть в промежутке между 3,5 и 4,6 млрд лет тому назад, однако у нас нет никакой информации об этом периоде. Схематическое изображение во времени отдельных этапов эволюции представлено на рис. 52 .
Цианобактериям мы обязаны появлением молекулярного кислорода в атмосфере Земли. Однако вначале весь выделяемый ими О2 поглощался земной корой, в которой происходили интенсивные процессы окисления. По имеющимся геологическим данным, содержание кислорода в атмосфере достигло 1% от его содержания в современной атмосфере только в среднем протерозое , и к этому времени можно отнести возникновение первых аэробных прокариот . В пользу этого свидетельствуют обнаруженные в отложениях, возраст которых около 2 млрд лет, звездчатые образования, свойственные облигатно аэробной свободноживущей бактерии Metallogenium . Этот организм откладывает на поверхности клеток окислы железа. В природе встречается при разных концентрациях О2, но всегда в аэробных условиях, так что может служить индикатором молекулярного кислорода.
Первые эукариоты появились приблизительно 1,5 млрд лет назад. Таким образом, прокариоты были единственными обитателями нашей планеты в течение 2/3 времени эволюции биосферы. Жизнедеятельность прокариот привела к накоплению в атмосфере молекулярного кислорода и к обогащению литосферы и гидросферы органическим веществом.
