Когда началась на Земле жизнь?
К сожалению, мы не можем точно ответить на этот вопрос. В верхних пластах той эры, которую мы назвали эозойской — «зарей жизни», мы находим окаменелые остатки уже довольно сложных организмов например, губок водорослей, разных ракообразных, родственников живущего теперь рака. Ясно, что это не самые первые жители Земли; прежде чем появились эти сложные организмы, жизнь должна была существовать на Земле уже миллионы лет.
Тогда мы обращаемся к нижним, самым древним пластам этой эры; мы надеемся — тут-то мы уже наверное найдем остатки самых первых, самых простых организмов. Но и эти пласты обманывают наши ожидания: в них нет никаких окаменелостей.
Что же это значит? Конечно, не то, что жизни в те времена не было. Это значит просто, что жили тогда только бесскелетные организмы, от которых ничего и не могло остаться.
Может быть, этот пропуск в самом начале геологической летописи объясняется еще другими обстоятельствами. Может быть, в этих пластах и были когда-то кое-какие окаменелости, но, находясь на такой глубине, испытывая все время огромное давление верхних пластов, соприкасаясь с изверженной когда-то лавой эти древнейшие пласты претерпели превращение, самый состав их неузнаваемо изменился; при таком изменении не могли сохраниться и окаменелости, они погибли.
Та или другая причина, но древнейшие пласты немы, они ничего не говорят о начале жизни. И нам приходится самим решать вопрос, когда и каким образом могла начаться на Земле жизнь.
Мы знаем: первые материки и океаны появились на Земле приблизительно полторы тысячи миллионов лет назад. Жизнь на Земле, очевидно, должна была начаться только после этого. Ведь прежде, когда еще не было материков и океанов, Земля была раскалена, и на ней совсем не было воды.
С другой стороны, в пластах, которые образовались приблизительно семьсот миллионов лет назад, уже имеются остатки довольно сложных организмов.
Итак, жизнь на Земле могла начаться не раньше чем за полторы тысячи миллионов лет, и не позже, чем за семьсот миллионов лет до нас. Вероятно, она началась приблизительно тысячу миллионов лет назад, быть может — даже несколько раньше.
Еще труднее ответить на другой вопрос: как и почему началась на Земле жизнь?
Жилище первых живых существ на Земле. Где-то в прибрежных водах океана, пронизанных насквозь лучами солнца, появились первые живые существа — комочки протоплазмы.
Мы знаем совершенно точно, что в наши времена всякая живая клетка возникает непременно из другой живой клетки; мертвое вещество не может вдруг ожить, стать организмом. Как же в таком случае произошло первое живое существо на Земле, из чего оно возникло?
Очевидно, в те давние времена на Земле могли происходить такие химические процессы, которые теперь уже не происходят. Ведь тогда на Земле были совсем другие условия: иной климат, иная влажность, иной состав воздуха. И вот эти-то — нам еще пока неизвестные в точности — химические процессы и привели к тому, что где-то на Земле частички вещества приобрели новое удивительное свойство — жизнь.
Может быть, мы когда-нибудь сумеем воссоздать в наших лабораториях те условия, которые были на Земле тысячи миллионов лет назад. И тогда мы сумеем по своей воле создавать из неживого вещества простейшие живые организмы…
Местом, где началась когда-то жизнь, был океан, его прибрежная полоса.
В водах океана (они, вероятно, были еще тепловатыми в те времена) появились рои первых живых существ.
Как выглядели эти первые жители океана?
Они были очень малы, возможно — так малы, что их нельзя было бы рассмотреть даже под микроскопом. Каждый такой организм был просто-напросто крохотным, почти прозрачным комочком живого вещества, протоплазмы. Комочек этот не был ни твердым, ни жидким; его вещество скорее походило на студень.
Так выглядели бы клеточки, плававшие в океане, если бы мы могли рассматривать их в те времена под микроскопом.
Бесчисленные рои таких существ носились в воде океана, замутняя ее. Это была как бы живая пыль. И это были тогда единственные живые существа на Земле. Ведь суша была еще совершенно необитаема. Ни одного цветка, ни одной травинки, ни одного деревца на всей Земле, — только нагроможденные друг на друга камни, голая бесконечная пустыня.
То там, то здесь из трещин в Земле вырывались еще могучие потоки лавы. Время от времени Земля вдруг содрогалась как от взрыва: это вулкан стрелял высоко вверх пламенем.
Океан был очень неуютным и опасным жильем для этих первых живых существ. Ведь эти живые пылинки не умели сами плавать. Они неслись туда, куда влекли их волны или течение.
Иногда их уносило в такие места океана, где со дна поднималась горячая лава; вода тут кипела; тысячи комочков протоплазмы сваривались заживо.
В другой раз их уносило течением в глубину океана, в вечный мрак. Тут, в непроницаемой темноте, под страшным давлением толщи воды, живые пылинки быстро погибали.
Но комочки протоплазмы размножались невероятно быстро. На смену погибшим появлялись тысячи новых живых пылинок. В теплом, пронизанном лучами Солнца верхнем слое океана все время носились миллионы крохотных живых существ.
Мы можем представить себе довольно хорошо, что это были за существа, потому что и в наше время имеются организмы, которые недалеко ушли от тех комочков протоплазмы, что заселяли океан в те времена. Тысяча миллионов лет прошли для этих существ как будто даром.
Я говорю о бактериях, которые существуют сейчас в бессчетном количестве на Земле. Они так малы, что их можно разглядеть только в микроскоп, а некоторые не видны даже и в микроскоп.
Тысячу миллионов лет назад рой живых комочков был выброшен волною на берег и занесен илом. Ил потом окаменел. Совсем недавно один американский геолог нашел в штате Монтана этот камень и разбил его. Глазам геолога предстали отпечатки существ первых времен Земли. Существа эти изображены слева (А); рядом (В) показаны живущие сейчас, в наше время, бактерии.
Между ними тысяча миллионов лет! Слева — окаменевшие бактерии, найденные в Северной Америке; справа — потомки их. нынешние бактерии. Правда, за тысячу миллионов лет бактерии мало изменились?
Вы сами можете сравнить организмы, которые отделяют друг от друга многие сотни миллионов лет. И вы увидите, что разница совсем не велика.
Некоторые из этих первых жителей Земли изменялись поколение за поколением. Одни из них просто становились больше, другие еще и усложнялись понемногу. Они превратились в маленькие круглые клетки, такие, какие нарисованы ниже. Сначала внутреннее строение их было совсем просто, как у той клетки, что помечена буквой А. Но потом, в следующих поколениях, внутри клетки появилось маленькое темное пятнышко. Тогда они стали такими, какими изображены на рисунке В. На этом, однако, их изменение остановилось; как будто они, изменив немного свое внутреннее строение, исчерпали навсегда свои силы и больше уже не могли меняться.
Такие клетки мы находим и сейчас, в наши времена. Они голубовато-зеленого цвета, прозрачны и все так же живут в морской воде.
Если бы все клетки были так же мало изменчивы, жизнь на Земле и сейчас была бы почти совершенно такой же, как тысячу миллионов лет назад. К счастью, не все клетки были такими консервативными, неизменчивыми. Среди них оказались и такие, которые были способны меняться гораздо больше, приспосабливаться к самым различным обстоятельствам.
В конце концов, для многих и не было другого выхода. Или приспосабливайся, или погибай! — так очень часто стоял вопрос. Ведь Земля не оставалась неизменной за те сотни миллионов лет, которые охватывает эозойская эра. По крайней мере две геологические революции произошли за это время. Это значит — менялся и климат, и очертания материков и океанов, и глубина морей и их соленость. Те, кто не могли изменяться, по большей части просто вымирали.
Конечно, не надо думать, будто клетки понимали те трудные обстоятельства, в которые они попали, и выбирали, что им делать, совершали усилия, чтобы измениться. Нет, они ничего не понимали и ничего не выбирали. Просто одни из них обладали большей изменчивостью, чем другие, и борьба за существование, суровый отбор укрепляли одни признаки, уничтожали другие.
Самым большим, можно сказать великим шагом вперед было объединение некоторых клеток в сообщества, возникновение многоклеточных организмов. Это сразу открыло невиданные возможности для изменения организмов. До тех пор каждая клетка должна была сама заботиться и о питании, и о защите, и о десятке других дел. Она была как бы аппаратом одновременно и для дыхания, и для движения, и для питания; ни одною из этих способностей нельзя было жертвовать, — никакой нельзя было развивать в ущерб другой. Поэтому и возможность изменения и совершенствования была для одноклеточного организма очень ограничена.
Другое дело — многоклеточный организм. Возьмем такой простой организм, как колоколообразная медуза. На первый взгляд, это просто живой мешок; но этот живой мешок состоит из двух слоев клеток, он двуслойный. Это сразу дает ему огромное преимущество перед одноклеточным существом, потому что клетки каждого из двух слоев этой медузы могут специализироваться на своем деле, не заботясь о других делах. Клетки внутреннего слоя специализируются на переваривании попавшей внутрь мешка пищи, а клетки внешнего слоя служат медузе как бы оболочкой, защищающей ее; они крепче, чем внутренние клетки.
Изменение и усложнение многоклеточных организмов пошло по трем разным направлениям.
Одни организмы перестали носиться в океане по воле волн и течений, они осели на дно и прикрепились к нему. Они как бы обрели свой дом, перестали быть бродягами. Оседлость избавила их от многих опасностей; их, например, не уносило в те места океана, где выходила из трещин раскаленная лава, в места, где всему живому грозила неминуемая смерть.
Но зато этим осевшим на дно организмам пришлось пожертвовать одной драгоценной способностью — способностью к передвижению.
С нашей точки зрения, это была, пожалуй, слишком большая, роковая жертва. Те живые существа, которые мы теперь видим кругом, — звери, гады, рыбы, насекомые, птицы, да и мы сами, люди, — все произошли не от этих организмов, прикрепившихся к морскому дну.
Представителями этих осевших на дне организмов являются, например, водоросли и кораллы.
Другие организмы стали меняться в ином направлении. Они сами построили себе дом, такой дом, который не мешал им двигаться. Вернее, они не построили его, а вырастили. Это дало им преимущество: если их ударяло волной о песок или камень, они имели больше шансов выжить, чем организмы с мягкой оболочкой. Таким образом, выживали обычно именно те из этих существ, у которых оболочка была крепче, и свойство это передавалось по наследству. Наконец оболочка стала крепкой, как камень, она стала раковиной. Таких животных, таскающих на спине свой домик-раковину, мы зовем моллюсками.
Раковина хорошо защищала нежное тело моллюска, но она сильно стесняла его движения. Может быть, в этом причина, что потомки первобытных моллюсков не достигли никаких особенных успехов. Моллюски остались на все времена довольно консервативными животными. Рыбы, звери, птицы, гады, насекомые — произошли не от них.
Здесь на рисунке вы видите две раковины. Слева раковина моллюска, жившего пятьсот миллионов лет назад; справа— нынешний моллюск, прицепившийся к водоросли или к веточке, упавшей в воду. Пятьсот миллионов лет разделяют этих двух моллюсков друг от друга, и все же они очень схожи.
Предок и потомок; хотя их разделяют пятьсот миллионов лет, они очень похожи друг на друга.
В наши времена моллюски не очень многочисленны и как бы оттеснены на второй план более удачливыми животными. Но в первые времена жизни они были одними из главных обитателей океана; а океан тогда был единственным обитаемым местом на Земле.
Кроме моллюсков, имевших раковину из двух створок, были и другие, которые имели более удачную раковину, свернутую спирально или вытянутую длинной трубкой. В минуту опасности моллюск втягивается в такую раковину целиком и даже закрывает ее отверстие особой крышечкой. Со временем появились такие моллюски, которые изловчились вылезать почти целиком из своей спиральной раковины; они ползают на брюхе, таща свой домик на спине, и мы зовем их брюхоногими моллюсками.
Наша нынешняя улитка — потомок древних брюхоногих моллюсков, ползавших по дну моря.
Многие моллюски и по наше время не научились вылезать из своей спиральной или трубчатой раковины. Как и миллионы лет назад, они и теперь живут в море. Они выставляют из раковины одну только голову, окруженную восемью или десятью щупальцами. Эти щупальца, прикрепленные к голове, годятся и для схватывания пищи, и для передвижения; они служат зараз как бы и руками, и ногами. Мы зовем этих моллюсков головоногими.
Многие брюхоногие и головоногие моллюски сохранили до нашего времени раковину. Иные же утратили ее. Например, слизняки, поедающие листья салата, свеклы и других овощей, это те же улитки, но без раковины. У каракатицы — головоногого морского моллюска — раковина превратилась в щит, покрывающий ее спину. Многие народы употребляют каракатицу в пищу, а ее щит подвешивают в клетку птицам, чтобы птицы могли о него чистить и острить свой клюв. Наконец, осьминог, или спрут, — гигант среди головоногих моллюсков — совсем не имеет раковины.
Самый большой моллюск. Этого моллюска-великана зовут спрутом, или осьминогом.
Не все эозойские обитатели океана прикрепились ко дну или вырастили себе известковый домик. Некоторые стали развиваться совсем по-иному.
Они как бы решили не прятаться от опасности, не залезать в раковины и не прирастать к морскому дну там, где жить всего спокойнее, а, наоборот, идти навстречу всяким испытаниям и преодолевать их. Они осуществили в строении своего тела тот стратегический план, который можно коротко формулировать так: лучшая защита — нападение.
Тут опять-таки надо сказать: сами организмы, конечно, ничего не выбирали и не имели никакого плана своего развития. Но оказалось так, что одни организмы могли меняться так, другие по-иному, а выживали только те организмы, которые изменились удачно, стали более приспособленными к борьбе за жизнь…
Эти организмы, не обремененные раковинами, стали первыми морскими хищниками. Они положили начало тому, что никогда с тех пор уже не прекращалось на земле: убийству и поеданию одних животных другими.
Но чтобы настигнуть добычу, а также чтобы самому в случае опасности спастись, надо уметь передвигаться по своей воле, надо уметь плавать или ползать.
Первоначальные жители океана, комочки протоплазмы, не умели сами плавать. Они просто неслись по воде туда, куда их влекло течение. Но среди многоклеточных организмов уже в эозойскую эпоху появились такие, которые оказались способными ритмическими сокращениями тела отталкиваться вперед, в любую сторону. Одни стали самостоятельно плавать, другие стали ползать по дну.
Вероятно, первыми или, по крайней мере, одними из самых древних морских пловцов были медузы.
Медуза. Хотя медузы плавают в морях уже пятьсот миллионов лет, они все-таки остались плохими пловцами.
Правда, они плавали — да и до сих пор плавают — очень плохо. Они продвигаются очень медленно, да и то только в совсем спокойной воде. Небольшая волна легко может выбросить медузу на берег, а на земле она совершенно беспомощна и быстро погибает.
Одними из первых ползунов были морские звезды. Перебирая своими отростками, они медленно ползли по дну.
Когда такая путешественница встречала на своем пути моллюска, неосторожно высунувшегося из раковины, участь его была решена.
На странице 73 вы видите плитку камня, на которой можно отчетливо различить несколько морских звезд. Рядом с ними лежат их жертвы — моллюски.
Плитка камня, запечатлевшая навеки обед морских звезд. Внутри окаменевших морских звезд можно различать съеденные ими раковины.
Морские звезды, очевидно, как раз собирались пообедать. Случайность прервала этот обед: с крутого берега, подмытого волнами, обрушился слой песка, засыпал и тех, которые собирались поесть, и тех, которые должны были быть съедены. За миллионы лет песок окаменел и сохранил навеки этот драматический момент.
Медузы, очевидно, были очень консервативными существами. По крайней мере, окаменевшие отпечатки, которые дошли до нас, показывают, что древние медузы были очень похожи на теперешних; за протекшие миллионы лет медузы остались почти такими же самыми, как на заре жизни.
Но, очевидно, у медуз были какие-то близкие родственники, отпечатки которых до нас не дошли. Эти животные постепенно изменялись: из поколения в поколение тело их суживалось и удлинялось, заостряясь спереди и сзади. В конце концов они превратились в морских червей.
От таких червей (их тело потом усложнилось и расчленилось на колечки-сегменты) произошли потом все членистоногие животные— раки, пауки, скорпионы, мечехвосты, стрекозы, муравьи, муки, пчелы осы, блохи, клопы, кузнечики, жуки, бабочки.
С другой стороны, от морских червей произошли рыбы; а от рыб произошли все высшие — позвоночные — животные, в том числе и человек.
Но все это случилось гораздо позже, и сейчас мы об этом не будем говорить.
Мы только отметим то интересное обстоятельство, что высшие животные произошли не от тех первобытных жителей океана, которые, избегая опасностей, прицепились неподвижно ко дну, и не от тех, которые укрылись в раковинах. Высшие животные произошли от таких, которые стали совершенствоваться в сторону все более быстрого передвижения, чтобы настигать добычу и вовремя самим избегать опасности.