Георгий Марков

Если человек задумается о том, почему и откуда он появился (и вообще всё разнообразие и сложность организмов и их взаимоотношения между собой), то, скорее всего, он подумает, что «так было создано кем-то» (подобно тому, как человек сам меняет мир вокруг себя). Он так подумает потому, что этот образ мыслей обоснован эволюционно.

«…вполне мыслимо, что натуралист, размышляющий о взаимном родстве между органическими существами, об их эмбриологических отношениях, их географическом распространении, геологической последовательности и других подобных фактах, мог бы прийти к заключению…» Ч. Дарвин.

Очень давно были известны находки останков животных, не имеющих живых аналогов. Хотя некая общность строения организмов (скелета, раковины, формы) напоминала современные. Можно было причислить находку, по крайней мере, к высокому таксономическому рангу (моллюск, рептилия и т.п.). Также нетрудно заметить общность приспособлений, например, хищников (зубы, когти), т.е. определить образ жизни вымершего организма, хотя это часто вызывает затруднения, ведь наверняка мы не знаем, как всё было на самом деле. Вообще, у всех живых существ можно найти сходства в строении тела, функционировании организма, поведении, в том числе (тем более) на клеточном уровне. При этом возникают сложности при сравнении организмов разных уровней организации, в которых у каждого из них есть свои «дальние родственники» (или «близкие», поскольку они ближе, чем организмы с другого уровня).

Родственные связи были замечены ещё античными философами (по сути, теми же учёными, только без узкой специализации) на интуитивном уровне, которых волновал вопрос о происхождении жизни и человека. С помощью простой классификации древнегреческий философ Аристотель располагал живые существа в зависимости их сложности: от минералов к растениям, простым животным и более сложным, и на вершине, конечно же, был человек.

Поражает и биоразнообразие, и структура природных сообществ. Взаимодействие организмов друг с другом также различается, в том числе существует такое взаимодействие, которое не видимо для стороннего наблюдателя. Как известно, природные процессы находятся в постоянном движении, изменении, и мало что в мире может оставаться постоянным. Некоторые явления мы можем наблюдать прямо сейчас, другие протекают незаметно и становятся явными, если их мысленно ускорить или сравнить картину прошлого с настоящим. Ещё одни проявления некоторых процессов могут вовсе не наблюдаться в течении жизни исследователя.

В 1575 году Бернард Палисси провёл выставку своей коллекции ископаемых. Он относил их к вымершим видам и впервые провел сравнение с современными. Как выяснилось позже, располагать линейно все живые существа по возрастанию сложности вовсе не обязательно. Питером Палассом было предложено эволюционное древо (хотя ещё древнекитайский философ Конфуций предполагал возникновение жизни из одного источника путём расхождения, и дальнейшего ветвления).

Исходя из всего вышеперечисленного, мог появиться какой-нибудь Чарльз Дарвин, например, и предложить объяснение всему происходящему и нынешнему состоянию природы. И это результат естественного отбора, который происходит сам по себе (а не самостоятельного появления всего сущего в целом), с соответствующими сложными взаимоотношениями между организмами и организмами и неживой природой, с вытекающими отсюда последствиями.

Интерпретируя геологический и палеонтологический материал, исследователи, естественно, опираются на те процессы, которые можно непосредственно наблюдать. Для прошлых геологических эпох применяется принцип актуализма, т.е. считается, что в прошлом действовали те же законы, что и сейчас, но чем дальше мы углубляемся в прошлое, тем сложнее сопоставить его с настоящим.

Неживая природа тоже непостоянна. Сама планета Земля является последствием сложных процессов, протекающих по определённым законам. Физические (в том числе на молекулярном уровне) закономерности устройства мира действуют и сейчас. Различные силы в сформировавшейся планете заставляют еле заметно двигаться огромные континентальные плиты, сталкивая их и раздвигая. Рождаются и переплавляются океанические плиты. Отсюда непостоянство поверхности планеты. Постоянно действуют вулканы, периодически случаются катастрофические извержения.

Поскольку свет от большого источника энергии (Солнце) попадает на Землю под определённым углом, поверхность нагревается крайне неравномерно. Возникают движения масс воздуха, обособляются климатические зоны, условия в которых меняются в зависимости и от широты, и от высоты. По-разному климатические условия влияют на геологические процессы. Это произошло не сразу, а постепенно, и, по-видимому, организмы играют тут важную роль.

На начальном этапе развития жизни на Земле это было не так выражено, а из обитателей существовали только просто устроенные организмы. Живой мир строился на прокариотах. В столь древних породах (сотни миллионов лет) изредка находят органические вещества в виде фрагментов плёнок, сплюснутых шаров, ниточек. Они встраивались в круговорот веществ, ускоряя его, выделялась энергия для синтеза органического вещества, а продукты реакции либо подхватывались другими организмами, либо уходили в окружающую среду. С одной стороны, организмы нарушили естественный ход реакций, с другой – просто стали частью него. Уже на одноклеточном уровне организмы старались занимать свободные ниши и образовывали сообщества (микробиальные маты). По-видимому, микробиальные маты – доминирующая форма жизни в древности, потому что на поверхности осадочных пород именно той эпохи встречаются характерные текстуры, схожие с современными микробиальными матами, встречающимися в специфических обстановках. Также встречаются (в древних толщах - повсеместно) слоистые образования – строматолиты. Это сообщество фотосинтезирующих бактерий - цианобактерий. Когда на поверхность их обитания попадает мелкий осадок карбонатных зёрен, они проникают через него, цементируя его, и таким образом образуется слоистая постройка, которая может иметь различную форму: уплощённую, куполообразную, волнистую. Современные строматолиты найдены также в специфических условиях, их структура в точности напоминает древнюю. Это говорит об условиях окружающей среды другого характера. Например, только после появления фотосинтезирующих организмов (получающих энергию из молекулы воды под действием солнца) началось накопление кислорода в атмосфере.

В ископаемой летописи появляются всё более сложные организмы – эукариоты. Мир бактерий стал постепенно уступать место миру эукариот, потому что не мог образовать истинный многоклеточный организм. И вот, на рубеже ~600-550 миллионов лет назад произошла перестройка экосистемы. Возросли темпы эволюционных процессов, увеличилось разнообразие биот («кембрийский взрыв»), стала проявляться биогеографическая зональность. Это всё можно увидеть в ископаемой летописи. Вероятно, появление хищников (завоевание ниши никем не защищённого готового органического вещества) привело к появлению зарывающихся и раковинных организмов. Началась своеобразная «гонка вооружений». Микробным матам тут уже не было места: их поедали, осадок постоянно кто-то перемешивал в поисках питательных веществ, на поверхности уже селились другие. На этом уровне геологической истории часто начинают встречаться следы жизнедеятельности организмов (весьма крупные, настолько же глубокие), остатки раковин, размером от долей до нескольких миллиметров (от непонятных трубочек до завитых и чашеобразных, свойственных моллюскам и брахиоподам); слоистость осадочных пород сохраняется реже из-за роющих организмов (биотурбация).

В течение геологических эпох одни виды организмов сменяют другие. Это выражается в постепенных морфологических изменениях, которые мы можем различить у ископаемых. Их отличительные черты позволяют относить их к разным видам, даже сопоставить с крупными таксономическими рангами современных организмов. И если, например, мы находим в сохранившихся древних отложениях один и тот же вид, то мы можем предполагать близкий возраст этих отложений. Также можно присвоить виду его время существования. В этом могут помогать абсолютные (радиоизотопные) датировки вулканических продуктов извержения, например, вулканические пеплы (туфы), или прорывающие толщу магматические тела, время застывания которых будет моложе возраста толщи.

Конечно, чаще мы не наблюдаем непрерывный ряд форм, изменяющихся с течением времени (иногда бывает, например, что виды одного рода, отличающиеся незначительными чертами, последовательно замещают друг друга). Редкие находки при реконструкции этапов эволюционного развития таксона могут послужить своеобразными рубежами. Иногда, может попасться ископаемое, сочетающее в своём строении признаки двух разных групп организмов (семейство, род). Так, например, знаменитый археоптерикс, имел тело, покрытое перьями, а строение скелета сочетало признаки пресмыкающихся (наличие зубов) и птиц, подобных ему существ найдено уже много. Проявления «прошлой жизни» встречаются и у некоторых современных животных. У такой необычной птицы как гоацин птенцы имеют когти на крыльях, что позволяет им лазать по деревьям подобно ящерицам. Кроме этого, эти птицы отличаются характерным неприятным запахом – вот так уж точно, древность.

Отмирающие организмы снова вовлекаются в круговорот веществ другими организмами. Различные существа обитают в разных условиях. Чтобы сохранились следы или остатки самого организма, требуются особые условия, например, быстрое осадконакопление, которое бы его быстро изолировало от редуцентов, кислорода и других разрушающих факторов. Такие обстановки не распространены, и различные условия в принципе сменяют друг друга в морских бассейнах в зависимости от расположения континентов, течений, климата, глубины бассейна осадконакопления (море, океан, лагуна), а на континенте варьируют гидродинамические условия озёр, рек, даже под грязевым селем могут быть погребены, например, динозавры, что характерно для гумидного (влажного) климата.

Осадок же образуется при выветривании пород, он сносится водными потоками и оседает. Данный эффект различен в разных климатических зонах, он также может усиливаться и ослабевать от поднятия (затопление новых областей, разрушение волновой деятельностью) или опускания уровня моря, что в свою очередь зависит от скорости изменения уровня моря. Эти колебания – реакция на периодические изменения климата. Также могут оказывать влияние и тектонические процессы: закрытие старых или образование новых океанов. Также уже осевший осадок может перемываться, разрушаться после литификации, как сейчас: в основном, имеются фрагменты осадочных толщ, которые подвергаются разрушению атмосферными осадками, перепадом температур, ветром, растениями.

В истории Земли замечены глобальные события, они фиксируются в стратиграфической шкале. Это глобальные вымирания и появление новых видов организмов (как «кембрийский взрыв»). Они могли быть спровоцированы катастрофическими событиями: эпохи сильной вулканической деятельности (излияния трапповых базальтов), падение крупного метеорита, перестройка экосистемы (влияние организмов на биосферу) или всё вместе.

На данный момент мы имеем теорию эволюции, объясняющую закономерности и принципы, заложенные в природе. Но, как уже было сказано, мы не можем проследить макроэволюционные процессы в природе, если только наблюдения в течение долгого времени не передаются из поколения в поколения, по крайней мере, в виде официальных публикаций, иначе данные становятся субъективными. Несмотря на это, наши предки нам кое-что оставили. Это наскальные рисунки, в том числе изображения вымерших животных (мамонты, птицы гениорнисы). По «картинкам» можно проследить изменение состава сообществ вокруг пещеры, климата и культуры человека (эволюция сознания). Изображения одомашнивания животных дают отсчетную точку для анализа их эволюционного развития. Чем не задокументированные свидетельства? Параллельные археологические раскопки дают много данных о давнем прошлом человека, в том числе о его собственном эволюционном пути. Эволюция человека касалась не только в его морфометрических параметров (размер черепа), но и его поведения. Такие исследования дают ответы на вопросы, которыми раньше задавались философы: например, почему мы такие, какие есть. Многочисленный палеонтологический материал является свидетельством этой эволюции, только он её уже не доказывает, а как раз для его изучения и заполнения пробелов в истории Земли используются сформулированные закономерности.

«Хотя многое еще непонятно и надолго останется непонятным» Ч. Дарвин.