Докембрийские свидетельства жизни

Сведения о жизни в докембрии получают в результате исследований фитопланктона, акритарх и других органостенных микрофоссилий, сохранившихся в аргиллитах и сланцах, а также ископаемых строматолитов (их распределения, морфологии, микроструктуры и палеоэкологии) и минерализованных остатков клеток ископаемых прокарит (например, цианобактерий) из строматолитовых окремненных пород. Кроме того, изучают изотопный состав докембрийских пород и их керогеновых компонентов, особенно изотопов углерода и серы. Однако эти свидетельства жизни на современном уровне изученности распределены неравномерно по стратиграфической шкале докембрия. Мы еще очень мало знаем о жизни в архее, много больше — о биотитах протерозоя, особенно его поздней части.

По данным Дж. У. Шопфа, синтез всех данных палеобиологии, палеобиогеохимии и геохимии позволяет предполагать следующий «сценарий» ранней биологической эволюции. Жизнь. появилась на Земле более 3,5 млрд лет назад и, вероятно, ранее этого рубежа в органическом мире уже были развиты такие явления, как анаэробная хемогетеротрофия, анаэробная хемоавтотрофия и анаэробная фотоавтотрофия. Аэробная фотоавтотрофия и амфиаэробный (факультативный) метаболизм, возможно, уже существовали 2,9 млрд лет назад. Микроорганизмы, зависимые от аблигатного аэробиоза, появились 1,7—1,5 млрд лет назад.

Докембрий составляет около семи восьмых времени существования нашей планеты и приблизительно пять шестых времени, представленного палеонтологической летописью. Наиболее древними свидетельствами жизни, возможно, следует считать формации углеродистых отложений глубокого докембрия, хотя основная масса углерода в докембрийских породах находится в рассеянном состоянии. Изотопный состав углерода из архейских и протерозойских углеродистых отложений может свидетельствовать, скорее, о его органическом происхождении.

В пользу этого предположения говорят данные по содержанию редких элементов — спутников органогенного углерода — в древнейших углеродистых породах. Однако возможность миграции углерода, связь содержания этого элемента в породах с цикличностью вулканических процессов и ряд других явлений показывают, что проблему органического углерода в древнейших толщах нельзя считать решенной окончательно.

Широко распространенные в докембрии железистые формации, в частности тонкослоистые железистые кварциты (джеспилиты), также нередко рассматриваются как биолиты—продукты жизнедеятельности железобактерий. Однако достаточно строгих свидетельств в пользу этой гипотезы пока нет. Слоистость джеспилитов — не обязательно результат биологической или биохимической деятельности. Разнообразные физические и химические процессы, периодически происходящие в окружающей среде, могут быть причиной подобной ритмичности в слоистости осадка; например, суточные изменения освещенности или сезонные флуктуации температуры могут влиять на скорость осадконакопления, химический, минералогический и гранулометрический состав осадка.

Во второй половине докембрия многократно происходило горообразование. А там, где были горы, там всегда были реки, стекавшие с них и сносившие в моря песок, гравий и ил. В результате со временем в морях образовались большие массы осадков и, следовательно, мощные слои осадочных горных пород. Одна из особенностей докембрийской осадочной толщи — обогащенность железными рудами, а они могли формироваться только в том случае, если в атмосфере ещё очень мало кислорода. Есть данные, что в докембрии были даже ледниковые эпохи. Важнейшие оледенения, судя по всему, произошли 2 300, 900, 800 и, наконец, 600 миллионов лет тому назад, то есть в самом конце докембрия.

Формы докембрийской жизни известны по ископаемым остаткам, найденным во многих частях мира. В Южной Африке в толщах горных пород, называемых кремнистыми сланцами формации Фиг Три, найдены микроскопические остатки существ, похожих на бактерии или мельчайшие водоросли. Эти находки имеют возраст около 3 200 миллионов лет и показывают, что уже к этому времени жизнь смогла продвинуться далеко вперед от самовоспроизводящихся молекул.

Кремни формации Ганфлинт в Канаде, имеющие возраст около L. 900 миллионов лет, содержат остатки различных видов сине-зеленых водорослей. Это очень простые формы жизни, ненамного сложнее бактерий, и, определенно, не столь эволюционно продвинутые, как обычные и хорошо нам известные красные и зеленые водоросли. В этих породах есть структуры, называемые строматолитами. Строматолиты образуются цинобактериальным матом (то есть пленковидным сообществом сине-зеленых водорослей и бактерий), обитающим на поверхности песков и илов. Приходящий прилив наносил частицы ила на поверхность мата, ил налипал на слизь и так образовывался слой осадка сверху на мате. Затем водоросли прорастали через осадок и образовывали новый пласт мата, а затем очередной слой ила налипал на поверхности мата во время следующего большого прилива. Со временем появились небольшие бугорки, сложенные, подобно луковице, из множества тонких чередующихся слоев мата и осадка. Ископаемые строматолиты очень разнообразны и обладают массой отличительных (диагностических) признаков, они характеризуют одну из частей богатого мира микроорганизмов, существовавших в докембрии.

Еще больше остатков водорослей обнаружено в формации Биттер Спрингс, Северная Территория Австралии. Ее возраст около 1.000 миллионов лет. В этих породах нашли много ископаемых водорослей, в том числе, предположительно зеленых водорослей.

Самым эффектным свидетельством докембрийской жизни является комплекс эдиакарских ископаемых остатков из Южной Австралии, имеющих возраст около 600 миллионов, то есть существовавших незадолго до начала кембрия.

Эдиакарские организмы были мягкотелыми и формы их тел смогли сохраниться только благодаря счастливому случаю. Но какими же странными были их тела! Складывается впечатление, что эволюция старательно перебирала все возможные вариации и типы животных, большинство из которых оказались явно непригодными, так как мы не находим их в более поздних отложениях. Это были создания, которые походили на червей с большими головами и сегментированными телами. Некоторые организмы были дисковидными, как медузы. Другие имели форму птичьего пера, как современные кораллы, а росли они, прикрепившись ко дну. У других организмов тело состояло из трех лопастей, чего нельзя найти ни у одного современного животного. И эти организмы совершенно не имели твердого скелета. Самая важная информация, которую мы можем получить, исследуя эдиакарских ископаемых, такова: в это время обитали животные, чье тело состояло более чем из одной-единственной клетки. Клетки в их телах были сгруппированы в органы, выполняющие отдельные функции, а уже органы все вместе и формировали тело животного. Остатки подобных организмов были найдены в горных породах Англии, Южного Уэльса, России (Архангельская обл., Средний Урал, Сибирь), Украины, Канады и Китая.

Короче ещё были — акритархи, онколиты и катаграфии.