На заре времен, до пяти великих массовых вымираний, произошло почти забытое событие, оказавшее огромное влияние на эволюцию и повлекшее за собой последствия для окружающей среды, которые сохраняются до сих пор.
История жизни на Земле отмечена катастрофическими событиями, которые определяли ход эволюции видов на миллионы лет. Массовые вымирания, которые, как известно, уничтожают биологическое разнообразие нашей планеты, часто привлекают внимание ученых и энтузиастов палеонтологии; особенно пять великих массовых вымираний, которые оставили неизгладимый след в летописи окаменелостей.
Массовое вымирание многоклеточной жизни
Последнее вымирание, а также самое известное, произошло между меловым и третичным периодом, во время которого исчезло большинство динозавров, морских рептилий и значительная часть фауны и флоры, что позволило последующую диверсификацию птиц и млекопитающих. Но сначала рассмотрим четыре других события: триасовое вымирание, событие которого открыло дверь для экспансии динозавров, пермское вымирание, известное как «Великое вымирание», девонское вымирание и ордовикско-силурийское вымирание, самое древнее из всех.
Эти пять событий массового вымирания считаются самыми шокирующими в истории жизни на Земле. Название «массовые» дает представление о масштабах этих событий. Однако иногда упускается из виду решающая глава, которая предшествует им всем.
Гораздо менее известно, что миллиарды лет назад, когда жизнь на Земле была исключительно одноклеточной, произошло событие вымирания, которое сыграло важную роль в ранней эволюции жизни и создало уникальный сценарий эволюции для форм жизни, возникших позже. Событие даже более серьезное, чем Великое Пермское вымирание.
Условия жизни ранней Земли
В первые несколько сотен миллионов лет существования Земли наш мир был радикально другим, особенно атмосфера; в настоящее время от состоит, как сказал бы Мекано, из кислорода, азота и аргона со следами других газов, таких как водяной пар и углекислый газ. Напротив, в ранней атмосфере преобладали такие газы, как метан, аммиак, окись и двуокись углерода, водород, цианид и водяной пар.
На этой древней планете, в таких экстремальных и сложных условиях, жизнь возникла, развивалась и адаптировалась разными и необычными способами; на основе одноклеточных и прокариотических микроорганизмов — организмов без клеточного ядра, например бактерий и современных архей.
Под воздействием восстанавливающей атмосферы эти ранние организмы полагались на анаэробные метаболические процессы, такие как ферментация, для получения энергии, необходимой для выживания. Некоторые приобрели способность использовать самые разнообразные источники энергии, такие как хемосинтез, что позволило им процветать в условиях ограниченных ресурсов и зачастую в негостеприимных условиях.
Фотосинтез – революционное эволюционное достижение
Среди всех этих микроорганизмов группа бактерий — цианобактерии — приобрела эволюционную адаптацию, радикально изменившую планету. В отличие от ферментирующих гетеротрофных организмов, эти бактерии могли самостоятельно производить пищу, не завися от химических реакций, что отличает их от хемосинтетиков.
Они получали энергию из света. Родился фотосинтез.
Но был недостаток. В ходе этого процесса цианобактерии поглощали углекислый газ из окружающей среды и выделяли кислород; высокотоксичное вещество. Сначала выделившийся кислород растворялся в воде и накапливался в камнях. Затем он начал выделяться в атмосферу и вступать в реакцию с образованием озона, который накапливался в верхних слоях.
Несмотря ни на что, фотосинтез оказался одной из самых успешных эволюционных адаптаций. Фотосинтезирующим организмам для продолжения жизни нужен был только свет, и этот ресурс не истощался, как другие. Они быстро диверсифицировались и доминировали на планете. Массовый выброс кислорода в атмосферу породил беспрецедентное событие: так называемую Кислородную катастрофу или Великое событие окисления.
Кислородная катастрофа – величайшая экологическая катастрофа
Великое окислительное событие — крупнейшая экологическая катастрофа за всю историю, но в отличие от других масштабных событий, оно произошло постепенно, а не внезапно. По оценкам, это началось между 2400 и 2050 миллионами лет назад, и на протяжении миллионов веков кислород накапливался, пока не достиг уровня, который мы обнаруживаем каждый день, между 540 и 850 миллионами лет назад.
Ни одно другое событие в истории жизни не изменило атмосферу столь масштабно, а тем более навсегда. Жизнь, которая до этого развивалась без зависимости от кислорода, оказалась под угрозой со стороны этого нового элемента, и кризис привел к массовому сокращению биоразнообразия. Большинство хемосинтезирующих и ферментирующих организмов исчезло из-за отравления кислородом.
Но, как это часто бывает, бывают кризисы, которые превращаются в возможности, и это произошло с некоторыми организмами. Вскоре появилось новое эволюционное достижение, в том числе в группе бактерий, которые могли жить в среде, богатой кислородом, и, кроме того, использовать этот кислород в своих метаболических процессах: дыхании. Настолько позитивный прогресс, что он получил широкое распространение у значительной части сохранившихся форм жизни. Когда появились первые эукариотические клетки — с дифференцированным ядром, подобным тем, из которых состоит наше тело — из так называемых архей Асгарда, они вскоре стали ассоциироваться со способными к дыханию бактериями, которые впоследствии стали митохондриями.
Последствия Великого окислительного события не только изменили конфигурацию существующих экосистем, но и проложили путь для эволюции новых форм жизни, адаптированных к среде, богатой кислородом. Этот эпизод, поначалу разрушительный, открыл дверь новому биоразнообразию с возрастающей эволюционной сложностью, достигнув той точки, которую мы наблюдаем сегодня. А люди, в конце концов, являются наследниками тех немногих линий, которым удалось пережить кислородный кризис.
