До и после динозавров

Операция с захватом молекулы углекислого газа позволила цианобактериальному сообществу добраться до практически неисчерпаемого источника углерода в атмосфере. Большая часть органических веществ перерабатывалась и возвращалась обратно в виде все того же газа бактериями-разрушителями. Ничтожная часть органики захоранивалась, но объем углекислого газа в атмосфере постепенно убывал. Это, во-первых, уберегло планету от «теплового удара», которому подверглась Венера, не избавившаяся вовремя от парникового газа. Во-вторых, атмосфера стала наполняться кислородом.

Образоваться за счет воздействия света на водяной пар кислород в достаточном объеме не мог. Как только его уровень в атмосфере превысил одну десятую часть от современного содержания, образовался озоновый (О₃) щит. Щит отражал ультрафиолетовые лучи, и распад водяного пара прекратился. А щит этот позволил организмам освоить мелководье, а затем и сушу.

Цианобактериальные сообщества, которые поставили себе памятник в виде строматолитов, предопределили дальнейшее развитие земной жизни. Они выделяли самый главный для всех последующих существ газ — кислород. Конечно, кислород не задержался бы в атмосфере, если бы бактерии не освободили его от прямых обязанностей — от окисления водорода и органического вещества. Водород достаточно легок, чтобы улетучиваться с Земли, а органическое вещество хранится в осадке до наших дней. Изъятие этих элементов из оборота и привело к накоплению кислорода.

С помощью столь ядовитого для других бактерий (а в больших дозах — и для всех прочих существ) газа, как кислород, цианобактерии вскоре потеснили своих соперников. Уже к концу архея они стали самой распространенной на планете группой организмов. И остаются такой поныне.

Впрочем, этот чрезмерно активный газ больше годится для разрушения — медленного (гниения) или бурного (горения). Он легко образует перекись водорода и другие ядовитые для живых существ соединения. Немногие бактерии способны направить разрушительную силу кислорода себе на пользу. Это светящиеся бактерии, благодаря которым во тьме мигают светлячки и переливаются огнями глубоководные рыбы. Некоторые круглые черви — нематоды (греч. «нема» — нить) — даже приспособили этих бактерий для подачи световых сигналов птицам. Чтобы попасть в желудки последних, где эти паразитические черви и живут, нематоды проникают в гусениц. Засветившиеся гусеницы становятся легкой добычей птиц, а им, паразитам, только этого и надо.

Возможно, что именно укротившие кислород древние родственники светящихся бактерий заставили дышать всех эукариот этим газом. Но об этом несколько позже.

Магнитная карта

Но почему мы так уверены, что свободный (не связанный в минералах) кислород уже был? Об этом можно судить по остаткам некоторых бактерий из архейских отложений.

В породах возрастом 2,9 млрд лет встречаются очень мелкие кристаллики магнетита. Они имеют необычную для этого железосодержащего минерала шестигранную форму. Неорганический магнитный железняк бывает четырех- и восьмигранный, но шестигранным быть не может. Только магниточувствительные эубактерии способны вырастить в себе подобные странные кристаллы. Самим бактериям они нужны для того же, для чего нам нужен магнитный компас. Бактерии проживают на дне водоема и очень не любят, когда кто-нибудь большой и настырный ворошит ил, всплывающий облаком мути. Вращаясь в этом облаке, бактерия не знает, где родное дно, а где — жутко опасное открытое пространство. Однако поскольку магнитные поля проходят по касательной, взяв по ним направление, можно живо уйти на дно. Поэтому бактерии, обитающие в Северном полушарии, всегда плывут на север и наоборот.

Спустя миллионы лет многие животные воспользовались магнитными свойствами этого минерала. У пчел кристаллики магнетита спрятаны в передней части брюшка, у голубей, китов и человека — в оболочке мозга под крышей черепа. (Хотя у человека на 1 г оболочки мозга приходится до 100 млн кристаллов магнетита, без дополнительных приборов он в лесу все равно заблудится.) Как раз карту естественных магнитных полей передают пчелы в своем диковинном танце.

Чтобы вовремя определить, где спасаться, бактерии вырабатывают магнетит. Поскольку для его образования требуется кислород, мы можем утверждать, что в архейских атмосфере и гидросфере его было достаточно, а магнитосфера надежно прикрывала Землю от солнечного ветра. Но если кислород вырабатывался, тогда почему так медленно совершенствовалась земная жизнь?