Нереальная реальность. Вся трилогия в одной книге - Андрей Кананин

Все ваши предки до единого прожили достаточно долгую жизнь и имели хорошее здоровье, чтобы найти себе подходящую пару, произвести на свет и воспитать такое же идеальное потомство.

На Земле проходили целые геологические периоды, сближались и вновь расходились континенты, появлялись и исчезали моря и горы, наступали эпохи потепления и оледенения. И только одно было нетронутым все эти годы – уникальная наследственная цепочка по сохранению и передаче генетического материала, которая привела к конечному результату – вам.

Математики рассчитали вероятность того, каковы были ваши изначальные шансы появиться на свет. Это невообразимо огромное число. Его невозможно написать на листах бумаги, потому что столько бумаги не было произведено за всю историю человечества. В очередной раз приходится прибегнуть к аналогии, чтобы вы смогли оценить собственную уникальность.

Представьте себе, что два миллиона человек одновременно бросили игральный кубик. И у всех выпала «тройка». Нереально? По сравнению с вашим везением, такой ожидаемый результат – почти стопроцентная вероятность.

Теперь предположите, что у кубика не шесть граней, как обычно, а целый триллион. И вот у всех этих двух миллионов человек должно выпасть одно и то же двенадцатизначное число, например, 739 264 501 853. Подчёркиваю, у всех одновременно. Если бы только у кого-то одного выпало 739 264 501 852, то родился бы некто очень похожий на вас, но не вы.

Кажется, что такая удача в принципе невозможна. Но ведь именно вы, а не кто-то другой сейчас читает эту книгу.

В этой главе я буду рассказывать об эволюции живого на Земле – от простейшей бактерии до современного человека. Эта история насчитывает практически четыре миллиарда лет. И если бы хоть раз за это грандиозный промежуток времени что-то пошло чуть-чуть не так, на вашем месте сейчас был бы совершенно другой читатель.

Архей (3.9—2.5 млрд. лет назад)

Самый древний период земной истории – архей, начался почти 4 млрд. лет назад и продолжался 1.5 млрд. лет.

Архейский мир был очень консервативным. Единственной формой жизни были микроорганизмы – одноклеточные прокариоты. Они не имели ядра, их геном был заключён прямо внутри клетки, в цитоплазме.

Потеряв первичный водород и гелий, атмосфера Земли в то время представляла собой ядовитую газовую смесь. На планете царил мрак. Прокариоты получали необходимую для жизни энергию за счет разнообразных окислительно-восстановительных реакций.

Совсем недавно сформировались первые водоёмы. Они были мелкими, с очень солёной и кислой водой. Именно в таких условиях обитали первые земные микроорганизмы. Зоны выживания активно осушались и увлажнялись лунными приливами, которые были намного выше и интенсивнее современных, так как расстояние до Луны было меньшим.

Дни были короче на 9 часов, поскольку Земля вращалась быстрее.

Территории обитания значительно отличались друг от друга. Поэтому первые формы жизни, сообщества архебактерий, были разными. Постоянно возникали новые виды микробов и новые способы потребления энергии.

Архебактерии очень живучи. Это идеальный организм для поддержания и развития жизни на молодой планете. Они могут обходиться без кислорода, переносить температуру свыше 100° C, способны выжить даже в кипящей серной кислоте.

Стоит сказать, что именно бактерии сыграли ключевую роль в образовании земной коры. Их деятельность способствовала росту материков. Бактериальные сообщества активно формировали осадочные породы из известняка и кварца. Благодаря этому, земная кора увеличилась на 30%.

Ключевое событие в развитии жизни произошло 2.7 млрд. лет назад.

Один из видов микроорганизмов, цианобактерии, изобрели кислородный фотосинтез. Им мы обязаны благоприятному для жизни составу атмосферы. Цианобактерии насытили воздух кислородом, поскольку обладали способностью выделять этот газ как побочный продукт жизнедеятельности.

Сообщества цианобактерий сыграли главную роль в преобразовании планеты. Они научились «подпитываться» солнечным светом. Под его воздействием цианобактерии стали извлекать водород из воды, а кислород выделять в виде отходов. Тем самым, они избавились от сероводородной зависимости.

Образовался первичный озоновый слой – защита от смертельного ультрафиолетового излучения. Этот щит позволил живым организмам освоить прибрежное мелководье и сушу.

Одновременно цианобактерии активно поглощали углерод из окружающей среды. Количество углекислого газа в атмосфере постепенно сокращалось, что уберегло планету от «парникового» эффекта.

Однако, остальной древней жизни пришлось заплатить за «изобретение» цианобактерий огромную цену. Начав выделять кислород, цианобактерии в прямом смысле слова отравили архейский мир, потому что для всех других организмов того времени кислород был сильным ядом. Под его воздействием ржавеет даже железо, что уж говорить о живых клетках.

Кислород очень токсичен, но наш организм, к счастью, за миллиарды лет научился использовать его во благо. А вот древние архебактерии практически полностью вымерли.

В целом же, насыщение атмосферы кислородом благоприятствовало появлению более сложных живых форм. Правда, на это потребовалось очень много времени, потому что работу осуществляли примитивные бактерии.

2.7 млрд. лет назад на Земле наступило резкое похолодание. К нему привело несколько факторов.

Во-первых, атмосфера насытилась кислородом, что вызвало разрушение важного парникового газа метана, который окисляется кислородом. Произошёл так называемый атмосферный переворот, содержание кислорода существенно повысилось, а метана понизилось.

Во-вторых, с ростом земной коры, существенно увеличилась площадь протоматериков. Здесь сыграл свою роль фактор альбедо. Известно, что белый цвет лучше отражает свет, чем чёрный. Альбедо – это доля отражённой в пространство энергии Солнца, и у светлой суши оно выше, чем у тёмных океанов. Рост материков повлиял на земное альбедо, а появившийся первый белоснежный покров усилил его значение критически.

Наконец, в-третьих, в атмосфере значительно сократилось количество ещё одного парникового газа – углекислого.

Наступила первая ледниковая эра в истории Земли.

В ту эпоху резкое похолодание оказало благотворное влияние на развитие жизни. Лёд охладил земные океаны, перемешал в них воду. Морские глубины насытились кислородом, а поверхность азотом, фосфором и железом, то есть химическими элементами, необходимыми для живых организмов более совершенного типа, чем простейшие бактерии.

Придонные воды океанов подняли на поверхность гидрокарбонат, что привело к образованию известняков. Этот процесс сопровождался выделением в атмосферу тёплого углекислого газа. Ледяной покров начал постепенно таять, и температура на Земле вновь пришла в норму.

Протерозой (2.5 млрд. – 635 млн. лет назад)

Почти на полтора миллиарда лет на Земле установилось относительное затишье. Казалось, что ничего особенного не происходило. Однако, это обманчивое впечатление.

Бактерии полностью поменяли своё внутреннее строение. Прокариоты сделали решающий эволюционный шаг – объединились в сложный организм, сложив свои индивидуальные хромосомы в единый общий геном.

У прокариот нет ядра, а гены расположены в кольцевой хромосоме, не имеющей оболочки. Именно в протерозое впервые возник новый вид клетки, содержавшей ядро.

Видимо, всё началось в тот момент, когда какая-то «неправильная» бактерия случайно захватила другую. Неожиданно выяснилось, что это положительный момент для них обоих. Захваченная бактерия стала митохондрией.

Это был главный этап, приведший к созданию сложных живых организмов. Новый тип клетки называется эукариоты, то есть содержащие ядро.

Эукариоты – это первый настоящий ядерный организм современного типа. Его клетки содержат ядро, в котором располагаются хромосомы, несущие гены.

У эукариот появился новый способ размножения, при котором наследственный материал находится в парных хромосомах. Именно эукариоты научились объединяться в сложные многоклеточные существа.

Когда вы едите – на самом деле вы кормите свои митохондрии. Они утилизируют кислород, благодаря чему высвобождается энергия из пищи.

Митохондрии являются базисом вашего организма и при этом остаются удивительно независимыми. Такое ощущение, что, внедрившись в живую клетку миллиарды лет назад, митохондрии продолжают быть любимыми, но всё же гостями нашего тела. У них своя ДНК, РНК и рибосомы, у них собственная генетическая программа. Митохондрии не зарождаются в клетке, они размножаются самостоятельно путем деления.

Симбиоз с митохондриями позволил эукариотам жить в кислородной атмосфере. Благодаря митохондриям наши клетки умеют дышать. Фокус в том, что в организме один атом кислорода автоматически присоединяет к себе два атома водорода. Ядовитый газ чудесным образом превращается в живительную воду.