Кратчайшая история Вселенной. От Большого взрыва до наших дней (в сверхдоступном изложении)

Увеличение количества кислорода в атмосфере не остановилось 2,5 миллиарда лет назад. Процесс даже ускорился. Уровень O₂ продолжал расти по мере его выделения из океанов. Затем, 2,2 миллиарда лет назад, кислород начал поступать в верхние слои атмосферы. Солнечное тепло стало превращать O₂ в О₃ – этот процесс называется фотолизом. При фотолизе Солнце расщепляет два атома кислорода, а затем отдельные атомы кислорода соединяются с другими молекулами O₂, образуя О₃. Прослойка из О₃ начала окутывать Землю, образовался озоновый слой. Он отражал обратно в космос основную часть солнечных лучей, которые раньше испепеляли поверхность планеты.

Поскольку противодействия фотолизу практически не было, озоновое одеяло становилось все толще и толще и, поскольку все меньше солнечного тепла достигало поверхности Земли, вся планета начала остывать.

На полюсах Земли стали замерзать океаны. Начал образовываться толстый слой льда, однако на этом дело не остановилось. Ледяной покров начал спускаться от полюсов Земли к экватору. С каждым движением вперед покрытый белым снегом лед отражал в космос еще больше солнечных лучей. Процесс понижения температуры и оледенения Земли ускорялся. Средняя мировая температура, по всей видимости, составляла примерно –50 °C. Со временем два огромных ледяных щита многометровой высоты встретились на экваторе и соединились, заключив Землю в ледяную гробницу. Этот период ученые назвали «Земля – снежный ком».

Появление эукариотов

На этапе от 2,5 до 2 миллиардов лет назад некоторые формы микроорганизмов развили способность использовать для получения энергии кислород. Этот процесс называется дыханием. Вместо того чтобы преобразовывать в энергию воду и углекислый газ и выделять кислород в качестве отхода, как это делают фотосинтетики, дышащая, или аэробная, клетка получает O₂, а выделяет воду и CO₂. Микроскопические одноклеточные организмы начали поглощать кислород из атмосферы.

Два миллиарда лет назад обледенение Земли ухудшило условия для всего живого. Чтобы выжить, новые поедатели кислорода должны были быть сделаны из довольно прочного материала. Они превратились в эукариотов[8], имеющих радикально более сложную одноклеточную структуру, чем у прокариотов. На самом деле кислород дает клетке гораздо больше энергии, когда она развивается достаточно, чтобы его усваивать, так что топлива для эволюции хватало.

Эукариоты увеличились в размерах примерно в 10–1000 раз. Они по-прежнему оставались микроскопическими, однако самых крупных особей можно было бы разглядеть почти невооруженным глазом. В отличие от прокариотов они имели ядро, защищавшее их ДНК. Структура клетки оснастилась поддерживающим ее цитоскелетом (вспомните колышки палатки, удерживающие полотняный тент). Эукариоты принадлежали к домену разнообразных видов исключительной прочности. К тому же они демонстрировали определенное повышение структурной и энергетической сложности. Это позволило эукариотам пережить период оледенения.

Со временем вулканы прорвали ледяной покров Земли и начали закачивать углекислый газ обратно в атмосферу. Земля стала отогреваться. По мере таяния ледяных покровов углекислый газ, запертый в породах поверхности и морского дна, тоже начал выходить в атмосферу. Процесс пошел в обратном направлении. Фаза «Земля – снежный ком» на данный момент закончилась, а аэробные и анаэробные виды получили возможность развиваться.

Половое размножение эукариотов

После таяния «Земли-снежка» эукариоты обнаружили тысячи открывшихся для них новых ниш. Одни эукариоты продолжали дышать кислородом при помощи новой органеллы (крошечной структуры внутри одноклеточного организма) под названием митохондрия. Другие эукариоты эволюционировали, став фотосинтетиками, и вместо митохондрий имели хлоропласты. Первые были предками животных, вторые – предками растений. В нашей ДНК по меньшей мере 30 % общих генов со всеми представителями растительной ветви глобального генеалогического древа, будь то маргаритка или банан. Еще больше генов ДНК роднит нас с другими животными.

Примерно 1,5 миллиарда лет назад некая катастрофа и период экологического стресса (причина которого неясна) привели к недостатку питания для эукариотов. Кризис был региональным или, возможно, глобальным, но нехватка пищи привела к тому, что эукариоты начали поедать друг друга, выживая благодаря каннибализму.