Большая история. С чего все начиналось и что будет дальше

6

Крупные формы жизни и биосфера

Пусть животные – глазурь на торте эволюции, но сам он состоит из бактерий.

Эндрю Нолл, «Жизнь на молодой планете» (Life on a Young Planet)

Крупные формы жизни

Мелкие формы жизни владели биосферой на протяжении 3,5 млрд лет и во многом продолжают это делать. Понадобилось 3 млрд лет, чтобы дойти от «Луки» до первых экземпляров крупной жизни – первых многоклеточных, или метазоа. Это говорит о том, что создать многоклеточный организм – задача гораздо более трудная, чем сформировать прокариот. Значит, если жизнь во Вселенной распространена, многоклеточные в ней должны встречаться редко. Среди живых организмов это новый уровень и тип сложных сущностей.

Чтобы задуматься о создании многоклеточных, необходимо было множество молекулярных механизмов. Нужны были надежные способы соединять миллионы клеток в определенные структуры; требовались новые каналы связи между клетками, новые способы учить их определенным ролям, управлять ими и передавать между ними информацию и энергию. Нужно было оборудование, чтобы создавать крылья, глаза, челюсти, сердца, усики, щупальца, плавники, раковины, скелеты, а также – ведь крупные организмы воспринимали информацию, обрабатывали ее и реагировали на нее в гораздо больших объемах – мозги. Это обширная новая инфраструктура.

Чтобы построить это оборудование, нужно было время, так что для создания многоклеточных планете Земля потребовалось еще одно условие Златовласки – стабильность. Благоприятных для жизни условий недостаточно. Они должны еще и подолгу сохраняться, чтобы жизнь могла продолжать развиваться и экспериментировать. Хорошо бы иметь стабильное солнце – наше для этого как раз подходит. По звездным меркам оно – добропорядочный член общества, который вряд ли выкинет что-нибудь совсем уж неожиданное. На нестабильных орбитах случаются бешеные климатические колебания, так что хорошо иметь стабильную планетарную орбиту. Наша Земля этому требованию тоже отвечает. Необычно крупная Луна помогла стабилизировать ее орбиту и наклон оси. И, как мы видели, тектоника плит, эрозия, а затем и сама жизнь послужили термостатами, которые не позволяли температуре на поверхности Земли скакать слишком сильно.

Столько всего могло пойти не так. В звездной системе по соседству могла взорваться сверхновая. Могло случиться фатальное столкновение с другой планетой. Тем или иным образом наша Земля этих опасностей избежала и оставалась пригодной для жизни более 3 млрд лет. Этого оказалось достаточно для развития крупных форм жизни. А они действительно крупные. Для бактерии мы все равно что 830-метровый небоскреб Бурдж-Халифа в Дубае для муравья, ползущего у ног привратника.

После того как появились крупные формы жизни, они стали переделывать биосферу так же сильно, как и мелкие, но иначе. Многоклеточные заселили и преобразовали континенты. Большие растения перемололи горные породы в почвы, ускорили выветривание и превратили пыльные, каменистые поверхности молодой Земли с ее окаймленными строматолитами берегами в пышные экзотические сады, леса и саванны последнего полумиллиарда лет. Накачивая в воздух кислород, сухопутная зеленая растительность изменила атмосферу. Около 400 млн лет назад Земля стала привыкать к новой высокой норме содержания кислорода (более 15 % атмосферы в противовес старой норме, составлявшей менее 5 %) и низкому содержанию углекислого газа (несколько сотен, а не тысяч частей на миллион). Растения образовали новые ниши для животных, а грибы и бактерии вычищали, разлагали и перерабатывали для вторичного использования останки. Многоклеточные также изменили облик океана, наполнив его странными новыми созданиями от креветок до морских коньков, от осьминогов до синих китов.

Молекулярные гаджеты для образования крупных форм жизни

В течение последнего миллиарда лет самые главные клеточные нововведения происходили не внутри клеток (здесь бóльшую часть работы сделали прокариоты), а в изменчивой архитектуре связей между ними. Первые многоклеточные состояли из клеток, слабо связанных друг с другом, как, например, в строматолите, где их миллиарды. Они были больше похожи на стадо, чем на организм. На самом деле многие бактерии демонстрируют стадное поведение, что говорит о некой зачаточной системе коммуникации. На практике это означает, что вычислительные сети каждой клетки соединены в вычислительную систему, строящуюся из множества отдельных клеток.