Разговоры с таксистами о жизни и устройстве Вселенной

Итак, кислород позволяет нам быть энергоемкими существами, но необходимо ли это? Это серьезный вопрос: могло ли изобилие жизни и появление интеллекта быть возможными без кислорода? Возможно, появление животных после второго кислородного бума было случайным совпадением: не исключено, что сложная биосфера могла возникнуть и без этого. Хотя это довольно трудно представить. Начнем с того, что, если вы питаетесь камнями, вам приходится постоянно их искать, что очень неудобно и ограничивает диапазон мест и сред обитания, в которых вы можете жить. Кислород, напротив, присутствует в воздухе почти повсюду. Его можно просто вдохнуть, где бы вы ни находились. Могут сгодиться и другие газы, например сероводород, но они дают гораздо меньше энергии, чем кислород. Это означает, что либо вы не сможете работать столько же, либо, если вы настаиваете на использовании 25-ваттного мозга, вам придется расходовать много времени на еду. Однако тратить весь день на выпас не очень эффективно. Охота, выращивание растений и кормление и без того занимают достаточно времени.

Хотя мы не можем сказать этого с полной уверенностью, похоже, что появление животных и в конечном счете интеллекта зависело от появления кислорода. Это самая здравая гипотеза, которая у нас есть. Если это правда, это также может объяснить, почему мир так долго оставался запертым в микробном образе жизни. В конце концов, если животные были всего лишь неизбежными потомками микробов и недостаток кислорода не был для них препятствием, почему животные не появились на миллиарды лет раньше, чем это произошло на самом деле? Эоны существования одних только микробов предполагают, что что-то сдерживало жизнь. То, что кислород спровоцировал революцию в сложности живых организмов, правдоподобно в плане энергии.

Интересно, что второй кислородный бум, случившийся 700 миллионов лет назад и предшествующий появлению более крупных и развитых животных, был не последним. Похоже, что около 350 миллионов лет назад доля кислорода в атмосферном «пироге» выросла примерно до 35 %, а примерно 100 миллионов лет спустя упала обратно до почти современного уровня.

Сейчас вы, вероятно, думаете, что эра еще большей оксигенации привела бы к появлению еще более крупных животных: ведь чем больше кислорода в воздухе, тем больше энергии можно было бы получить. Это вполне справедливо в отношении животных, в частности большинства насекомых, у которых получение кислорода зависит от диффузии. Поскольку большинство насекомых не могут активно закачивать кислород глубоко в свое тело (хотя есть некоторые насекомые, например тараканы, которые двигают своим брюшком, совершая перекачивающее действие), они полагаются на то, что газ просачивается через крошечные каналы в самые глубокие уголки их анатомии. Увеличьте количество кислорода в атмосфере, и, возможно, этот кислород сможет проникнуть глубже в их тела, прежде чем будет израсходован, и поэтому тела насекомых смогут вырасти.

Действительно есть доказательства, подтверждающие эту версию. В палеонтологической летописи есть раздутые насекомые возрастом 300 миллионов лет, в том числе огромные стрекозы. Так, например, вымершая меганевра имела размах крыльев более метра[67] и могла быть грозным хищником, летающим по подлеску великих карбоновых лесов и перекусывающим другими насекомыми, а возможно даже и самыми ранними четвероногими рептилиями. В то время по Земле ползали и невероятные многоножки и сколопендры длиной более метра, шурша гигантскими лапками по древней лесной подстилке в поисках добычи.

Были ли эти могучие существа порождениями кислородного опьянения? Неужели глоток этого газа позволил им вырасти до размеров Годзиллы? Интуитивно это кажется вероятным, хотя у некоторых ученых есть сомнения. Больше кислорода дало бы больше энергии, но также создало бы более разрушительные свободные радикалы – те реактивные формы атомов и молекул кислорода, которые могут разорвать на части основные молекулы жизни. Можно полагать, что добавление в атмосферу большого количества кислорода побудило бы пассивных пользователей, таких как насекомые, стать даже меньше, а не больше.

Иногда трудно отказаться от хорошей истории, и, без сомнения, огромные стрекозы, созданные кислородом, весьма привлекательны как идея. Какова бы ни была правда, ученые в целом верят, что кислород играет центральную роль в объяснении того, как возникла жизнь на Земле. Кислород явно в списке подозреваемых, он всегда в нужный момент оказывается в нужном месте. Во всех этих версиях возникновения жизни кто был застукан на месте преступления? Кислород!