3. Возникновение и развитие микроорганизмов на Земле

Формирование нашей планеты и ее коры происходило более трех с половиной миллиардов лет тому назад в так называемый догеологический этап развития Земли, когда никакой жизни на Земле не существовало. Жизнь на Земле возникла и существует приблизительно три миллиарда лет.

В наиболее древнейшей геологической эре - катархее докембрий 1 (3500-2700 млн. лет) - атмосфера Земли состояла из углекислого газа, аммиака, метана, водорода и других газов и паров воды. Свободного кислорода не было.

Углекислый газ, поднимавшийся из недр Земли при вулканических явлениях, находился в огромных количествах в атмосфере и гидросфере. Он в больших количествах расходовался на образование сложных углеродных соединений и известняков. Развивались процессы химические, которые имели восстановительный характер, так как кислород находился в связанном состоянии. Происходило накопление органических соединений, которое привело к образованию аминокислот и других высокомолекулярных веществ.

В настоящее время в эксперименте уже получены абиогенно, т. е. без участия организмов, аминокислоты и другие сложные вещества. Так, американский ученый С. Миллер, исходя из теории А. И. Опарина, получил аминокислоты из смеси водорода, метана, аммиака и нагретых паров воды, т. е. из веществ, имевшихся в атмосфере, путем воздействия на них искровыми электрическими разрядами с максимумом напряжения в 60 000 в под давлением 100-200 мм рт. ст. Таким путем он получил глицин, аланин, аспарагиновую, глютаминовую кислоты и другие соединения, входящие в состав белков. Советские биохимики А. Г. Пасынский и Е. Т. Павловская также наблюдали образование аминокислот при воздействии электрических разрядов в реакционной смеси из окиси углерода, метана, аммиака и воды. Абиогенным путем получены пуриновые и пиримидиновые основания, входящие в нуклеиновые кислоты.

Следующая, архейская эра докембрий 2 (2700-1900 млн. лет) - важнейший этап в истории Земли, когда были созданы условия для неизбежного происхождения жизни на ней.

Мы не можем подробно останавливаться на вопросе о происхождении жизни. Этот очень сложный вопрос должен изучаться комплексно многими учеными различных специальностей: астрономами, физиками, биохимиками, биологами, микробиологами, геологами, геохимиками, биогеохимиками и др.

Общеизвестна теория происхождения жизни, разработанная академиком А. И. Опариным. Она получила мировое признание. По этой теории жизнь возникла из неживого, неорганического "косного" вещества путем постепенного усложнения органических веществ, полимеризации их, развития белковых веществ. Таким образом в первичном океане возник материал для построения жизни. Воды морей и океанов представляли собой как бы, по выражению А. И. Опарина, "питательный бульон", раствор белковоподобных и других высокомолекулярных соединений. Эти соединения затем стали выделяться в коллоидные коацерватные капли, из которых при дальнейшем эволюционном развитии образовались системы с постоянным обменом веществ, взаимосвязью с внешней средой, т. е. первичные живые организмы.

Первичная форма жизни была каплеобразной, с мельчайшими микроскопическими размерами капель. Первичные существа были анаэробами гораздо менее совершенными, чем примитивные организмы нашего времени. Их скорее всего можно представить как вирусоподобные. Предполагают, что они были гетеротрофами и использовали образовавшиеся абиогенным путем органические вещества из окружавшей их внешней среды.

В архейской эре в процессе эволюции получили распространение бактерии и микроскопические водоросли. Наиболее древнейшей группой бактерий были потребители углеводородных соединений и аммиака, водородные бактерии - окислители молекулярного водорода - и серобактерии - окислители вулканического сероводорода. Массовое отложение в эту пору карбоната кальция указывает на жизнедеятельность откладывающих кальций бактерий. Возникновение водорослей и фотосинтезирующих бактерий имело огромное значение. Они способствовали обогащению биосферы свободным кислородом и обеднению ее углекислотой.

Протерозой (1900-750 млн. лет) был эрой водорослей, главным образом одноклеточных, и бактерий. В этой эре они занимали господствующее положение и развивались по преимуществу в области морских мелководий.

Из бактерий находились серобактерии, железобактерии, сульфатвосстанавливающие бактерии и др. Это были автотрофы, которые получали необходимую им энергию путем реакции распада и преобразования минеральных веществ с выделением свободной энергии.

Водоросли, строя свое тело из углекислоты, выделяли огромное количество свободного кислорода. Таким образом изменялись свойства среды для организмов на Земле. Стало возможным развитие аэробных организмов.

Водоросли, извлекая из атмосферы огромное количество углекислоты, образовывали колоссальные массы органического вещества. Это органическое вещество уже в то время явилось исходным материалом для образования нефти и горючего газа, накопившихся и сохранившихся в недрах Земли до настоящего времени. Они же отложили на дне древнейших морей большие количества углекислого кальция. С конца протерозоя наблюдалось накопление свободного азота благодаря восстановлению аммиака в результате деятельности многих групп бактерий, в частности денитрифицирующих, а также разложения органических веществ белкового характера.

Рис. 40. Эволюция среды и жизни на Земле

Мир животных в это время был представлен одноклеточными простейшими. Его развитие шло медленно, и он еще не имел геологического значения. Только развитие фитопланктона и накопление запасов свободного кислорода привело к большому развитию животного мира в кембрии и дальше.

Мир бактерий морфологически изменялся очень мало. Бактерии остались одноклеточными. Их главное развитие происходило в биохимическом и физиологическом направлениях, развивались самые разнообразные физиологические группы. Различные сапрофитные и паразитические формы микробов возникли в основном после развития высших растительных и животных организмов.

Таким образом, протерозойская эра была временем исключительного господства бактерий и водорослей в водных средах Земли. Ими был в корне изменен состав атмосферы, который значительно приблизился к современному составу, выполнена большая геологическая работа по образованию многих осадочных горных пород и руд, накоплено много органического вещества.

Такая их жизнедеятельность продолжалась в палеозойскую и другие эры, но, конечно, там она уже не была такой исключительной в связи с расцветом многоклеточных организмов, особенно растений. О значении микроорганизмов в дальнейших геологических системах можно судить из данных, приведенных в начале этой главы и в главе о круговороте веществ. Этапы развития бактерий, растений и животных представлены на схеме (стр. 132), разработанной А. Г. Вологдиным.

почему не работает даркнет площадка солярис