Но и на этом симбиоз не закончился. За счет симбиоза возникли различные г
руппы эукариотных растений. Так, красные водоросли возникли за счет симб
иоза каких-то хищных гетеротрофных организмов с цианобактериями. Это сл
едует из того, что пигменты хлоропластов (так называют органеллы, занима
ющиеся фотосинтезом) красных водорослей совершенно такие же, как пигмен
ты цианобактерий. В хлоропластах есть собственная кольцевая ДНК (как у б
актерий), собственные рибосомы, они автономны и размножаются путем делен
ия. Иначе говоря, цианобактерии вступили в симбиоз с хищным простейшим и
стали его хлоропластами.
А вот зеленые водоросли возникли за счет другого симбиоза. Хлоропласты з
еленых водорослей Ц совсем другие. Они содержат совершенно разные пигм
енты. У зеленых водорослей Ц это хлорофиллы А и Б ( а у красных Ц это хлоро
филл А и особые пигменты Ц фикобилины). Это означает, что какая-то другая,
не сине-зеленая, а зеленая бактерия вступила в симбиоз с хищным эукариот
ным простейшим. Кстати, бактерии с хлорофиллами А и Б относительно недав
но были найдены. Это знаменитый прохлорон и прохлоротрикс и еще нескольк
о не часто встречающихся зеленых фотосинтезирующих бактерий. Кстати, то
т же набор пигментов и высших зеленых растений Ц папоротников, хвойных,
цветковых. Они все связаны родственными связями с зелеными водорослями.

Еще более интересную картину многоярусного симбиоза демонстрируют бур
ые водоросли, криптомонады, диатомовые и другие формы с золотистыми хлор
опластами. У них хлоропласты выглядят не как бактерии, а как эукариотные
организмы. В их хлоропластах есть особая органелла Ц нуклеоморф. Она по
хожа на маленькое эукариотное ядро. Это означает, что здесь произошел дв
укратный симбиоз: сначала какой-то хищный эукариот съел фотосинтезирую
щую бактерию (правда, с хлорофиллами А и С, потому что это хлоропласты золо
тистого цвета), а потом его самого съели. Сначала хищный эукариот вступил
в симбиоз с какой-то фотосинтезирующей бактерией, а потом его приобрело
в качестве симбионта другое какое-то простейшее. Так что хлоропласты кр
иптомонад, бурых и диатомовых водорослей представляют собой потомки не
бактерий, а каких-то уже эукариотных организмов.
Идея симбиотического происхождения основных компонентов эукариотных
клеток стала сейчас парадигмой современной биологии. Эту идею часто свя
зывают с именем американской исследовательницы Лины Маргулис. Но на сам
ом деле эта идея была предложена двумя российскими ботаниками примерно
сто лет назад Ц А.С.Фаминицыным и К.С.Мережковским. Эта идея тогда не была
воспринята научным сообществом не потому, что (как это нередко бывает с и
деями российских ученых) была опубликована по-русски, и весь ученый мир е
е не прочитал, потому что русского языка не знает. Нет, она была опубликова
на на немецком языке Ц тогда это был язык науки Ц эта идея очень сильно о
богнала свое время и потому не была воспринята современниками.
К сожалению, нередко бывает, что американцы ни на каких других языках, кро
ме английского, литературу не читают. Может быть, к Маргулис это не относи
тся, но в любом случае она была очень удивлена, когда неожиданно узнала, чт
о все то, что она так ревностно отстаивала, было уже опубликовано много де
сятилетий назад двумя русскими ботаниками. Она приезжала в Россию, и, нас
колько я знаю, снова собирается приехать, потому что в Петербурге в следу
ющем году планируется провести международную конференцию, посвященную
100-летию идеи симбиотического происхождения эукариотной клетки.
А.Г. А кто ей указал на это упущение?
В.М. Я не знаю, кто ей указал на это. Но я знаю, что она сначала опуб
ликовала не только несколько статей, у нее вышло несколько книг, и только
потом вдруг кто-то указал ей на наличие аналогичных работ К.С.Мережковск
ого на немецком языке. Поразительно то, что К.С.Мережковский (это, кстати, р
одной брат знаменитого писателя Д.С.Мережковского) и его филогенетическ
ие схемы были идентичны тем, которые предлагала Лина Маргулис. Хотя К.С.Ме
режковский работал за 70 лет до появления электронного микроскопа, и мног
их таких деталей, которые мы сейчас знаем, он и знать не мог. Бывает такое в
науке, К.С.Мережковский очень сильно обогнал свое время. А вот сейчас Ц эт
о общепринятая парадигма в биологии.
Возвращаясь к нашей теме, я бы хотел сказать, что когда появились эукарио
тные, а тем более, многоклеточные водоросли, то их кто-то должен был есть. П
ервые многоклеточные животные, зафиксированные в палеонтологической л
етописи, появились около 600 миллионов лет назад в так называемом вендском
периоде. Здесь показаны фотографии отпечатков таких организмов. Венд Ц
это замечательное открытие российских палеонтологов, академика Б.С.Сок
олова и член-корреспондента М.А.Федонкина. В последние 30-40 лет они активно
исследовали докембрийские породы на нашем Севере, на Белом море, и обнар
ужили очень богатую фауну первых многоклеточных животных. Как оказалос
ь, эта фауна широко распространена в отложениях того времени Ц и в Австр
алии, и в Канаде, и в Сибири. Это были крупные организмы, дикинсония, наприм
ер, Ц плоская сегментированная лепешка, показанная в первом ряду, Ц дос
тигает размеров 50-70 сантиметров, даже одного метра. Ну, а дальше вы видите п
редставителей уже обычной, кембрийской фауны, это Ц 530-500 миллионов лет на
зад. Это Ц знаменитые трилобиты, а на следующей картинке Ц разнообразн
ые организмы, напоминающие членистоногих, хотя ни к какому современному
классу их отнести нельзя.
Появление свободного кислорода сделало возможным жизнь на суше. Как лег
ко догадаться, пока не было кислорода, не было и озонового слоя, стало быть
, и жить на суше (морских организмов защищал слой воды) было невозможно. Пе
рвые растительные организмы на суше появились только, начиная, видимо, с
ордовика (ну, может быть, какие-то водорослевые подушки во влажных затене
нных местах могли быть в кембрии), то есть всего лишь 500-400 миллионов лет наза
д. В то время гидрорельеф суши был совершенно другой (это идея отечествен
ного палеонтолога А.Г.Пономаренко). Не было лесов, не было никакого растит
ельного покрова, сберегающего воду, и значит, не было и постоянно текущих
рек. Наиболее распространенный тип континентальных водоемов Ц это вре
менные (пересыхающие) мелководные водоемы, большие и маленькие лужи, бес
сточные изолированные озера (конечно, соленые), русла, которые только вре
мя от времени наполнялись водой.
Морские водоросли расселяются жгутиковыми зооспорами. Во временных ил
и изолированных водоемах на суше такой способ расселения неэффективен:
ведь никуда дальше временного или изолированного водоема зооспора не у
плывет. Поэтому у многоклеточных водорослей, поселившихся в мелководны
х временных водоемах, был пластинчатый таллом, помещавшийся в воде, а вве
рх в воздух поднимался спорофит Ц орган, из которого высыпались воздушн
ые, устойчивые к высыханию споры. На картинке показаны современные прими
тивные растения Ц печеночные мхи, у которых уплощенный таллом, от котор
ого вверх поднимается спорофит. Ископаемые девонские псилофиты тоже ве
ли полуводный образ жизни, а в воздух поднимались спорофиты, рассеивающи
е воздушные споры.
Прошло еще немало времени, прежде чем на суше появились настоящие леса. Э
то случилось только в каменноугольном периоде, то есть, 300-350 млн. лет назад.
Только тогда на суше зашумели леса. Леса были, а потреблять эту биомассу б
ыло еще некому. Насекомые тогда только-только появились, их было недоста
точно, чтобы разгрызть, разрушить всю эту древесину. Дело в том, что грибы
и бактерии, которые разлагают органическое вещество, созданное растени
ями, не могут проникнуть в массивный ствол. Кто-то должен его разгрызть на
маленькие кусочки, проделать в нем ходы, которые будут заселены грибами
и бактериями. Сейчас это делают насекомые своими маленькими острыми чел
юстями. Самый древний и самый распространенный тип ротового аппарата у н
асекомых Ц это ротовой аппарат грызущего типа. Такой ротовой аппарат по
казан на рисунке Ц этими челюстями насекомые разгрызают растительные
остатки и делают их доступными для грибов и бактерий.
Пока не появилась обширная и разнообразная фауна насекомых, громадная р
астительная биомасса каменноугольного периода захоранивалась, содерж
ащийся в ней углерод и другие биогенные элементы не возвращались в круго
ворот. Вот почему этот период и называется каменноугольным, никогда позд
нее в истории биосферы каменные угли в таком объеме не образовывались.
А.Г. А увеличившаяся биомасса тех же лесов должна была увеличи
ть концентрацию кислорода в атмосфере.
В.М. Да, вы совершенно правы. При фотосинтезе из атмосферы изым
ается углекислый газ и выделяется кислород. Поскольку углерод захорани
вался, то концентрация кислорода росла, и считается, что в каменноугольн
ом периоде достигала 40% и выше. Это, кстати, позволило насекомым быть очень
крупными. Здесь были показаны некоторые насекомые каменноугольного пе
риода. Вот эти, например, похожие на стрекоз палеодиктиоптеры могли дост
игать размаха крыльев до 1 м. У насекомых кровь не переносит кислород, у ни
х трахейная система в виде ветвящихся трубочек, по которым воздух достав
ляется непосредственно к органам, и газообмен идет через полостную жидк
ость без гемоглобина. Такая дыхательная система эффективна только у мел
ких организмов. Но при высокой концентрации кислорода насекомые могли б
ыть значительно крупнее, чем сейчас. Это было следствием высокой концент
рации кислорода в каменноугольном периоде.
В океане основные производители органического вещества Ц одноклеточн
ые диатомовые водоросли. Сейчас они создают до 90 % всей биомассы в океанич
еском планктоне. А потребляют эту биомассу тоже членистоногие, только не
насекомые (как на суше), а ракообразные Ц так называемые веслоногие рачк
и Ц копеподы. У диатомовых водорослей Ц кремнеземные панцири, их тоже н
адо разгрызать Ц у веслоногих рачков челюсти (мандибулы) пропитаны крем
неземом (это установил мой учитель, профессор К.В.Беклемишев), и поэтому он
и могут это делать. В океане система создания и утилизации органического
вещества работает в основном как система, диатомовые водоросли Ц весло
ногие рачки, а на суше Ц высшие растения Ц насекомые.
Тем не менее, использовать то органическое вещество, которое было накопл
ено древними бактериями, то есть нефть, газ, сланцы или уголь, который нако
пили наземные растения из-за того, что в свое время насекомые не смогли их
разгрызть и измельчить, Ц живые организмы не могут. Это вещество вышло и
з биологического круговорота, а ведь оно могло бы оказаться в телах живо
тных и растений.
Вот это было биосферной предпосылкой появления человеческой цивилизац
ии. Ведь кто может извлечь из недр Земли уголь, нефть, газ и те руды, которые
возникли в результате деятельности бактерий? Животные и растения этого
сделать не могут. Для этого и нужна была человеческая цивилизация.
Ведь что делает цивилизация. Она извлекает уголь, нефть, газ, сжигает их и
возвращает в атмосферу в самом доступном для живых организмов виде Ц в
виде углекислого газа. Этот углекислый газ снова будет использован в фот
осинтезе, войдет в тела растений, потом в тела животных. В этом и есть биос
ферная функция человеческой цивилизации. Добыть, по возможности, всю неф
ть, газ, уголь, сжечь их, насытить атмосферу углекислым газом. А после того
как человечество выполнит эту свою функцию, то есть сожжет нефть, газ, уго
ль, оно естественным образом исчезнет, то есть, не в результате катастроф
ы или атомной войны, а просто в результате того, что исчерпаются средства
для существования цивилизации. Сначала Ц не для существования человеч
еского вида (человек большую часть своей истории жил как охотник и собир
атель в составе природных сообществ), а для цивилизации, основанной на на
копленном топливе, которое создано миллиарды лет назад, если речь идет, с
кажем, о нефти, газе или сланцах, да и о рудах тоже.
Мы добываем из руд, созданных бактериями, металлы, потом распыляем их и сп
ускаем в реки, а потом и в океан. И нам кажется, что мы отравляем биосферу, уб
иваем массу живых организмов. Конечно, отравляем, погибают живые организ
мы, исчезают и будут исчезать виды, сотни и тысячи видов животных и растен
ий. Но для развития биосферы это не опасно (это опасно только для самого че
ловека, потому что своей деятельностью он уничтожает среду, в которой то
лько и может существовать), более того, это Ц для биосферы благотворно. Эт
и металлы войдут в состав новых ферментных систем (ведь живые организмы
используют металлы в ферментных системах), и жизнь расцветет на новом ур
овне, биосфера получит новый импульс к развитию.
Ну, а что будет после исчезновения человечества? Мы можем на эту тему пора
ссуждать и кое-что предсказать, исходя из известных нам закономерностей
геологических и биологических процессов. Вот здесь показана примерная
карта поверхности планеты через 5, 100 и 200 миллионов после человеческой эпох
и, в будущем. Я взял эти и последующие рисунки из книги Диксона и Адамса «Д
икий мир будущего». Эта книга вышла в 2003 году и даже уже переведена на русск
ий язык. Мы видим, что первые 5 миллионов лет Ц это ледниковый период. Это т
от же ледниковый период, в который мы живем и сейчас, просто ледники в данн
ый момент временно отступили, но через 5-7 тысяч лет (вероятно, к этому време
ни человеческая цивилизация уже успеет завершить свою биосферную функ
цию) льды снова будут наступать, потом снова отступать, и так до окончания
ледникового периода. В следующие 100 и даже 200 миллионов лет, ледяные шапки н
а полюсах исчезнут Ц это будет теплое время, когда уровень океана будет
на 70-100 м выше современного.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29