Глава 27 Геологическое время Основные этапы в истории Земли

Образование Земли как твердого тела произошло 4.6 млрд. лет назад. Более ранний период в истории Солнечной системы можно довести до 5 млрд. лет до н. э. Этот древнейший период — от 5 до 4 млрд. лет до н. э. — предлагали называть присканским эоном (Harland et al., 1982*); другая альтернатива — включить присканский зон в архейский эон, который, таким образом, займет период от 5 до 2.5 млрд. лет до н. э. За архейским эоном следовал протерозойский (2.5—0.59 млрд. лет до н. э.), а затем фанерозойский эон, который составляет последние 590 млн. лет истории Земли. Эта хронология представлена в табл. 27.1.

Кальвин (Calvin, 1956*) предложил разделить историю Земли и Солнечной системы на четыре основных этапа в соответствии с доминирующим на каждом из них способом осуществления процесса космического развития: 1) атомная эволюция, в процессе которой происходили ядерные реакции, приводившие к образованию водорода, а затем к построению из него других атомов; 2) химическая эволюция, в процессе которой атомы объединялись с образованием химических соединений различной степени сложности, в том числе неживых органических молекул; 3) органическая эволюция, к которой относятся все события, начиная от возникновения жизни и до появления высших животных; 4) культурная эволюция, т. е. накопление и передача из поколения в поколение культурного наследия, начавшаяся после того, как человек поднялся в своем развитии выше животного.

Атомная эволюция преобладала в формообразовательном периоде истории Земли, а затем она постепенно перешла в химическую эволюцию. Химическая эволюция в конечном счете достигла стадии, на которой происходило образование сложных органических молекул. Такие неживые органические соединения подготовили почву для возникновения жизни в архейском зоне. Органическая эволюция продолжается на протяжении 3 млрд. лет истории Земли или несколько более. Культурная эволюция относится к последней фазе эволюции человека и, таким образом, представляет собой весьма недавнее явление, во всяком случае на планете Земля.

Таблица 27.1 Главные подразделения геологического времени (Harland et al., 1982*)
Эон	Эра или событие	Время, млн. лет до н.э.
Фанерозой	Кайнозой	65
	Мезозой	248
	Палеозой	590
Протерозой		2500
Архей		4000
	Возникновение Земли	4600
Присканский		5000

Возникновение жизни

Важнейшим шагом в возникновении простой формы жизни было образование ДНК или ДНК-подобных макромолекул, обладавших теми свойствами, которые мы сейчас находим у генов. К этим свойствам относятся способность направлять синтез белков и других веществ, дающих генам возможность сохраняться в виде самостоятельных единиц, по крайней мере в течение какого-то времени, а также другая важная способность — способность к репликации.

Для протекания этих процессов необходима пища как источник энергии. Накопление богатых энергией соединений углерода, происходившее в предшествующий период химической эволюции, создало запасы веществ, пригодных в качестве потенциальной пищи.

Накоплению органических соединений в процессе химической эволюции благоприятствовали два условия, существовавшие на этой стадии, но нарушившиеся впоследствии. Этими двумя условиями были отсутствие живых организмов и отсутствие в атмосфере свободного кислорода. Именно наличием живых организмов и свободного кислорода обусловлен распад органических соединений, происходящий в современном мире. Благодаря отсутствию этих факторов в пребиотическом мире образующиеся в результате спонтанных химических реакций органические молекулы могли сохраняться и накапливаться.

Химические реакции, в процессе которых образуются молекулы органических веществ, действительно могут происходить спонтанно, что было доказано экспериментально. Если создать атмосферу, состоящую из водорода, воды, аммиака и метана, и подвергнуть её действию электрических разрядов, естественной радиоактивности, космических лучей или ультрафиолета, то в ней спонтанно образуются различные органические соединения, в том числе аминокислоты.

Поэтому логично предположить, что в процессе химической эволюции могло происходить образование и накопление «органического бульона», содержавшего запасенную энергию. В какой-то момент химической эволюции, очевидно, возникли молекулы нуклеиновых кислот, обладавшие генетической активностью. Эти первые частицы живого представляли собой, вероятно, «голые гены», жившие за счет энергии, аккумулированной в органическом бульоне.

Гены обладают способностью к репликации, размножению и мутированию. Репликация создаёт фракцию мутантных форм. Размножение продолжается до пределов, устанавливаемых физическими факторами среды. В результате между генами или их носителями рано или поздно возникает конкуренция за ресурсы среды, имеющиеся в ограниченном количестве, и в этой конкуренции некоторые формы будут размножаться более успешно, чем другие. Таким образом, тенденция к эволюции —один из основных атрибутов жизни в мире ограниченных ресурсов. Возникновение жизни положило начало процессу органической эволюции.