Планета Земля. Познакомьтесь с миром, который мы называем домом

Но на заре возникновения жизни фотосинтез был не таким, как сейчас. Тогда источником электронов для микробов был сероводород, а сера оставалась в качестве отходов.

Около 2,8 миллиарда лет назад появилась новая группа микробов. Она оказалась вовлечена в перерожденный процесс фотосинтеза – тот, что нам более знаком сегодня. В качестве источника электронов стала использоваться вода и образовывался «высокотоксичный» продукт отходов – кислород. До этого времени кислород на Земле практически отсутствовал и был в тот момент совершенно некстати. Он буквально сжигал клетки изнутри, захватывая электроны для создания реагентов, называемых свободными радикалами, которые наносят серьезный ущерб клеткам.

Примерно 2,4 миллиарда лет назад уровень кислорода в атмосфере значительно вырос, что привело к массовому вырождению существовавших на тот момент форм жизни. Большинство анаэробных микроорганизмов погибло сразу же. Те, которым повезло выжить, нашли себе убежище глубоко под землей или в других укромных уголках, где кислорода не было. Некоторые из них и сегодня живут глубоко в болотах или в криптах нашего кишечника.

В морях кислород соединялся с растворенным железом, образуя нерастворимые окислы железа, которые опускались на морское дно. В Западной Австралии и в штате Миннесота (США) имеются обширные скальные образования с полосчатыми железистыми формациями – свидетельствами той эпохи. По мере увеличения уровня кислорода высоко в стратосфере ультрафиолетовое излучение Солнца расщепляло молекулы кислорода, создавая озоновый слой (см. главу 6). Создание этого щита защитило новые формы жизни от вредных ультрафиолетовых лучей и позволило им перейти на сушу.

Начала благоденствовать новая группа фотосинтезирующих микроорганизмов – по-видимому, предков современных цианобактерий. Это случилось прежде всего потому, что процесс получения энергии с использованием кислорода для сжигания углеводов в восемнадцать раз более эффективен, чем анаэробный путь. Жизнь крепла, создавались условия для эволюции более сложных форм жизни.

Эукариоты, способные использовать кислород, появились в промежутке между 2,1 и 1,6 миллиона лет назад. По мере их развития уровень кислорода в атмосфере упал, но вскоре равновесие восстановилось (см. рис. 8.2). Позже появились многоклеточные формы жизни, включая растения, которые «позаимствовали» свой механизм фотосинтеза у цианобактерий. Сегодня с помощью фотосинтеза, прямо или косвенно, производится практически вся энергия, которая используется жизнью на Земле.

Рис. 8.2. Современная жизнь на Земле во многом обязана появлению кислорода в атмосфере планеты. Для большинства микроорганизмов, живших 2,4 миллиарда лет назад, реакции с участием кислорода оказались губительными.

Влияние Геи

На основе идеи о взаимодействии жизни с физическими системами Земли возникла гипотеза Геи – одна из самых влиятельных и смелых научных гипотез XX века. Гея – древнегреческая богиня Земли, олицетворяющая заботливую мать всего живого. Эта простая и трогательная гипотеза является независимым мнением и духовным детищем ученого и изобретателя Джима Лавлока, который предположил, что биосфера сама себя регулирует и при этом взращивает жизнь и заботится о ней. Вокруг этой гипотезы не прекращается ожесточенная полемика, в которой участвуют как убежденные сторонники, так и решительные противники. Есть и такое мнение, что это не научная гипотеза, а, скорее, философское учение или даже религиозное верование.