На заре жизни

Наука, изучающая невидимый мир, называется микробиологией (от греч. «микрос» — «малый», «биос» — «жизнь», «логос» — «учение»). Микроорганизмы очень широко распространены в природе. Мы их не видим невооруженным глазом, но они находятся всюду: в воздухе, почве, воде, пище, на окружающих нас предметах, на дне морей и океанов, во льдах Антарктиды, в горячих водных источниках, в глубине шахт, в жгучих песках пустыни. Их обнаруживают на поверхности и внутри тела человека и других организмов животного и растительного мира.

Не преувеличивая, можно сказать, что без микробов либо не было бы жизни на Земле, либо она существовала бы в какой-нибудь иной форме. Представим себе, что кому-то удалось истребить микробное население: тогда бы окружающая нас природа с молниеносной быстротой отмерла, пастбища и тропические леса превратились в бесплодные пространства, а Земля быстро загромоздилась мертвыми отбросами, остатками растений и неразложившимися трупами животных. Великий французский ученый Луи Пастер писал, что без их участия жизнь вскоре прекратилась бы, так как работа смерти осталась бы незавершенной. Еще на заре развития человечества люди, не подозревавшие о существовании микроорганизмов, пользовались их услугами в приготовлении’ разнообразной пищи, напитков, солений, маринадов и т. д. Если бы не было микробов, мы не смогли бы попробовать такую вкусную и разнообразную пищу, как кисломолочные продукты, сыры, сметана, сливочное масло, творог, не было бы спиртных напитков, великолепных вин, шампанского, пива, хлебобулочных изделий, копченостей, колбас, окороков и других продуктов.

Микроорганизмы приносят человеку огромную пользу, но среди них есть и наши враги, так как значительное количество бактерий, проникая в ткани растения или организм животных, способно размножаться в этих тканях и повреждать их, вызывая инфекционные заболевания. Такие патогенные микроорганизмы называют паразитами. Они приводят к тяжелым заболеваниям, поражающим человека (тиф, дизентерия, грипп и т. д.), животных (бешенство, сибирская язва и др.), насекомых (полиэдроз), растения (мозаичная болезнь табака, картофельная гниль), пищевые продукты (картофельная болезнь хлеба и т. д.). Когда же возникли микробы? Были ли они в далекие времена организации живой материи?

Есть много неоспоримых и наглядных доказательств существования разнообразных микробов в давно минувшие эпохи жизни на Земле. Бактерии существовали на нашей Земле очень давно. Они являются свидетелями раннего периода развития живых организмов, когда растительный мир был представлен лишь водорослями, а животного мира еще не было в природе. Считают, что 2,1 млрд. лет назад уже существовали все микробы, известные в настоящее время.

Микроорганизмы обнаружены в бурых углях, относящихся к различным геологическим эпохам, на обломках древесины, включенными в янтарь, в сланцах, песчаниках и других ископаемых.

В 1846 г. в Германии были открыты древнегерманские могилы VI в., в них нашли остатки бактерий, грибов, дрожжей. В Северной Африке в минных кувшинах египетского фараона Цозера, жившего за 3500 лет до пашей эры (почти 5 тыс. лет назад) обнаружили дрожжевой грибок, с помощью которого приготавливают вина. Этот микроб был таким же, каким он выгладит сейчас, и делал то же, что делает по сию пору. Ископаемые остатки докембрийского периода (1500 млн. лет тому назад) чрезвычайно редки.

Структуры, напоминающие бактерии, обнаружены в южноафриканских отложениях, насчитывающих 3,1 млрд. лет что самые древние доказательства жизни на Земле. «День рождения» нашей планеты отделен от нас несколькими миллиардами лет, и возникновение жизни на Земле произошло в самый ранний период ее существования.

Как и когда возникла жизнь? Это очень важная и до сих пор центральная проблема биологии. Согласно представлению, выдвинутому академиком А. И. Опариным, в давние времена в атмосфере, состоявшей из газов — метана, аммиака, водорода — и воды (но когда еще не было кислорода), под действием солнечной радиации и в результате электрических разрядов образовывались органические вещества, которые попадали в воду и здесь накапливались в течение длительного времени. Когда органические вещества накопились в большом количестве, возникли условия, при которых мог совершиться переход от химической эволюции к биологической, а именно возникновению живых существ.

В 1953 г. блестящими опытами С. Л. Миллера, ученого Калифорнийского университета, было доказано, что из неорганических веществ (водород, углекислый газ, метан, аммиак и вода) при соответствующих условиях могут возникать органические молекулы. Но всей вероятности, в восстановительным период, когда и атмосфере не было свободного кислорода, должно было произойти развитие микроорганизмов, существовавших за счет брожения. Следующим этапом развития являлось образование окислительной атмосферы, где уже присутствует кислород, и первыми живыми организмами, усваивающими кислород, были сине-зеленые водоросли и все известные в настоящее время дышащие прокариоты. Эукариотические клетки, видимо, возникли лишь тогда, когда в атмосфере появился в достаточном количестве кислород, необходимый для жизни тех микробов, что нуждаются в нем.

Уже 2,7 млрд. лет тому назад имелся в небольшом количестве кислород. В таблице показаны геологические эры, а также последовательность эволюции от химических соединений до биологических живых организмов. Сколько же прошло времени, чтобы совершился этот период? Примерно от 3,1 до 4,5 млрд. лет.

Хронологическая последовательность эволюции организмов

Освоение космоса удивительным образом изменило представление человека о своих возможностях познания эволюции жизни на Земле. Если мы в состоянии проникнуть в другие области Вселенной, за пределы Земли, возможно, нам удастся также узнать что-либо и о том, как появилась жизнь на Земле?

Ископаемые микроорганизмы обнаружены в позднем докембрии, удаленном от нас на 650 млн. лет. Есть сведениях о нахождении бактерий, напоминающих по форме и размерам кишечную палочку, в древних породах возраста 1700 млн. лет. Сине-зеленые водоросли и бактерии найдены даже в породах, которым около 3100 млн. лет. Взглянув из настоящего в прошлое, мы увидели, что микробы — основные свидетели и участники химической эволюции с момента образования земной поверхности, а возможно, даже солнечной системы.