В связи с этим рассуждением возникло два новых научных термина. Временной промежуток с начала кембрийского периода и до наших дней стали называть фанерозоем - эрой явной жизни, а предшествующую эпоху криптозоем - эрой скрытой жизни. То есть, на основе умозаключений, делали вывод о том, что жизнь существовала, но прямого и наглядного подтверждения этого не надеялись получить, оперируя лишь косвенными свидетельствами и математическими моделями.
Но по мере того, как развивались технологии и методы исследований, термин криптозой, всё больше приобретал условный характер. Как выяснилось, следы в геологических породах способны оставлять и мягкие органические ткани и даже бесскелетные одноклеточные организмы микроскопических размеров. Одни из старейших останков живых существ представляют собой находимые в камне очень тонкие прослойки с особой микроструктурой — строматолиты, в переводе с греческого - «каменные ковры». Наслаиваясь, они образуют колонки или холмики. Впервые эти характерные образования обратили на себя внимание учёных в 30-е годы XX в., однако выводы об их биогенной природе были сделаны не сразу. Лишь со временем исследователи пришли к заключению, что строматолиты возникли в результате жизнедеятельности микроорганизмов, населявших нашу планету сотни миллионов, а то и миллиарды лет назад. Бактериальные плёнки покрывали значительные участки дна первобытного океана, что отразилось в структуре сформировавшихся тогда осадочных пород.
Окончательно в этом мнении утвердились, когда выяснилось, что при наличии определённых условий бактериальные плёнки или, как их ещё называют, «маты», формируются и в наши дни. Правда теперь, когда вся земная экосистема претерпела грандиозные изменения, найти места, где они по-прежнему процветают непросто. Одним из таких мест, где можно наблюдать эти живые окаменелости является залив Шарк-Бей ( Акулья Бухта) на западе Австралии. Холмики, напоминающие по форме грибы, хорошо видны при отливе, по всей полосе прибоя от прибрежных вод глубиной до пяти метров до самого берега. Сверху они красноватого цвета. Сравнение структуры современных органических образований и древних строматолитов даёт палеонтологам очень много информации к размышлению. Работа исследователей облегчается тем, что живые бактериальные маты фоссилизируются (превращаются в окаменелости) чрезвычайно стремительно. Иногда нескольких часов довольно, чтобы пронаблюдать весь процесс в действии. На плёнку, состоящую из микроорганизмов, выпадает осадок мельчайших минеральных кристалликов, следующий слой одноклеточных нарастает уже поверх них. Когда органика окисляется, на минеральной прослойке остаётся её точное рельефное изображение, которое сохраняется до тех пор, пока существует порода.
В 90-е годы XX в. бактериальная палеонтология сформировалась в отдельную отрасль науки. Признанным корифеем и одним из основоположников данной области является директор Палеонтологического института РАН Алексей Юрьевич Розанов.
Первое время считалось, что прекрасная сохранность характерна для микроорганизмов только в кремнистых породах. Электронная микроскопия для исследований ископаемых микроорганизмов почти не применялась, поскольку «кремнистые биоты» могли в основном изучаться в шлифах с помощью оптического микроскопа. Широкое использование сканирующего микроскопа началось с изучения микроорганизмов в кембрийских фосфоритах Монголии. Опыт предыдущей работы с фосфатными окаменелостями (так называемыми мелкими скелетными ископаемыми) из пограничных отложений докембрия и кембрия навел на мысль о необходимости предварительного непродолжительного (обычно несколько секунд или минут) травления породы слабыми кислотами. В результате резкой разницы в растворимости карбонатов, фосфатов и кремнистой составляющей образуется рельеф, позволяющий прекрасно рассматривать ископаемые объекты.
Несмотря на молодость бактериальной палеонтологии, в настоящее время человечество уже накопило немалые и весьма достоверные знания о микроорганизмах далёкого прошлого. При изучении докембрийской эпохи строматолиты начинают играть роль окаменелостей-маркеров, позволяющих датировать те или иные слои. В пластах фанерозоя подобная роль отведена, как правило, моллюскам, имеющим прекрасно сохраняющийся внешний скелет. Отсутствие подобных определяющих окаменелостей долгое время очень затрудняло изучение редких находок многоклеточных организмов в докембрии.
О развитии самих одноклеточных тоже узнали довольно много. Так, можно считать, установленным, что эукариоты – организмы с чётко оформленным, отделённым мембраной клеточным ядром появились на Земле около 1, 8 – 1, 9 млрд. лет назад. К одноклеточным эукариотам относятся, к примеру, инфузории и амёбы. До этого население нашей планеты составляли прокариоты – одноклеточные, не имеющие оформленного ядра. К ним относятся бактерии и сине-зелёные водоросли. В ходе этого преобразования наблюдается любопытное явление: рост размера живых существ на 1 — 2 порядка. Размеры прокариотических клеток составляют в среднем 0,5— 5 микрон, размеры эукариотических— в среднем от 10 до 50 мкм.
Но кроме непосредственно окаменелостей есть ещё и химические признаки. Старейшие свидетельства существования жизни на нашей планете, обнаруженные в последние десятилетия следующие: находка в горных породах останков хлорофилла (фотана и пристана) – 3, 1 млрд. лет; окаменелые останки одноклеточных организмов в южноафриканском местонахождении Онфервахт – 3,4 млрд. лет; окаменелые останки одноклеточных организмов в автралийском местонахождении Варравуна -3, 5 млрд. лет; углерод гренландской формации Исуа, имеющий, как следует из соотношения изотопов, заведомо органическое происхождение – 3,8 млрд. лет. При этом породы формации Исуа являются древнейшими осадочными породами на Земле, сохранившимися до наших дней. Многие думали, что это предел, но в 2015 г. был получен сенсационный результат при изучении в лабораториях Калифорнийского университета древнейших из ныне известных кристаллических пород – мелких кристаллов циркона из месторождения Джек Хилл в Западной Австралии. Возраст этих кристаллов – 4, 1 млрд. лет. В 656 экземплярах этих минералов имелись темные включения, представляющие собой фрагменты среды, в которой цирконы формировались. И в одном из таких образцов была обнаружена разновидность природного углерода – графит. Что особенно важно - углерод, содержащийся в древнейшем цирконе, имеет специфическое соотношение изотопов углерода-12 и углерода-13, которое однозначно указывает на наличие как минимум 4,1 млрд. лет назад фотосинтезирующей жизни. Как минимум, потому что это возраст кристаллов циркона, а захваченный этим минералом при своем образовании графит может оказаться еще старше.
Тут следует заметить, что посткембрийская эпоха, по старой памяти именуемая фанерозоем, составляет всего лишь приблизительно 1/8 времени существование Земли и всей Солнечной системы, возраст которых оценивается в 4,5 млрд. лет. Поэтому естествоиспытатели, имевшие дело только с останками минеральных скелетов были склонны считать, что большую часть своей естественной истории Земля была абсолютно безжизненна, что первые органические образования возникли на планете после миллиардов лет бурления всяческих химических и физических процессов. Однако, исследования бактериальных палеонтологов дали совсем другую картину. Как мы видим, возраст известных нам следов жизни на планете начинает опасно приближаться к возрасту самой планеты, так что можно уже предположить (пока только предположить), что, в тех или других формах, жизнь существовала на Земле изначально.
Сейчас всё больше укрепляет свои позиция теория, согласно которой химические процессы, приведшие к возникновению живой клетки, были запущены ещё на стадии формирования солнечной системы, в газопылевом облаке, послужившем для неё материалом (см. статью академика В. Пармона «Новое в теории появлении жизни», «Наука и Техника» №11, 2011 г.). Не исключено, что уже на стадии планетарного облака в этом направлении были достигнуты впечатляющие успехи. Сюда же можно добавить последние успехи в области синтеза сложных углеводородов при сверхнизких температурах ( см. «Наука и Техника» №8, 2017).
В связи с этим хотелось бы подробнее остановиться на теме, которая всегда вызывает большой интерес у широкой публики, поговорить об исследовании метеоритов на предмет нахождения в них следов внеземной жизни.
На сегодняшний день целый ряд небесных камней, подозрительных на наличие остатков живых организмов, были исследованы специалистами. Среди них наиболее известны следующие.
Углистый метеорит Мурчинсон, упавший 28 сентября 1968 близ одноимённой деревни в Австралии в штате Виктория. Общий вес этого гостя из космоса составлял 108 кг, и его падение надолго запомнилось жителям деревни.
Углистый метеорит Оргей, упавший в 1864 г. во Франции. Главные сюрпризы исследователям он преподнёс спустя сто лет после своего падения.
В 1962 г. углистый метеорит весом 21 кг был найден в Казахстане на пахотном поле в шести километрах от села Ефремовка. Согласно обычаю он был назван по населённому пункту. Когда именно упал камень, точно неизвестно, но один из местных старожилов наблюдал как, в тридцатых годах «летом за селом с неба падал камень с громом и ярким светом». Поскольку метеорит длительное время пролежал в почвенном слое, при его изучении приходиться учитывать возможность загрязнения метеорита земным веществом: как органическим, так и минеральным.
Крупнейшим углистым метеоритом, найденным на Земле, является метеорит Альенде, упавший 8 февраля 1969 г. в Мексике. При падении он разбился на множество осколков, которые выпали на территории 50 × 10 км. По косвенным данным общую массу вошедшего в атмосферу небесного тела оценивают в 5 тонн, но суммарная масса обломков, которые удалось обнаружить составляет 3 тонны. Ныне они находятся в различных музеях и институтах мира. В институте Вернадского РАН хранятся осколки общим весом 11 740 граммов. Альенде - самый древний из обнаруженных метеоритов: он имеет возраст около 4,567 млрд. лет.
Особое место в этом ряду составляет обломок весом 1,93 кг, найденный в 1984 г. в Антарктиде – так называемый марсианский метеорит ALH 84001. Он относится к очень редкому типу находок представляющих собой обломки марсианской поверхности, выброшенные в космос мощнейшим вулканическим взрывом либо вследствие падения на Красную Планету крупных космических тел. За всю историю изучения метеоритов обнаружено 34 подобных осколка. Установить их происхождение удалось, сравнивая изотопный состав газа, содержащегося в метеоритах в микроскопических количествах, с данными анализа марсианской атмосферы, сделанных аппаратами «Викинг».
Так вот, все вышеперечисленные метеориты, в том числе и ALH 84001, содержат в себе структуры весьма сходные со следами ископаемых микроорганизмов в земных геологических породах. Первые публикации на эту тему появились ещё в 60-е годы XX столетия, но широкая научная общественность первое время с большим скептицизмом восприняла идею о том, что вышеуказанные структуры являются следами внеземной жизни. Однако, данные, накопленные за последние годы бактериальными палеонтологами, работают против скептиков. В частности, на сегодняшний день не вызывает сомнений, что исследователи имеют дело не с земными загрязнениями. Но спор ещё далеко не окончен. Противники теории биогенного происхождения этих образований указывают на сходства их структуры со структурой некоторых земных минералов, которые считаются абиогенными (имеющими неорганическое происхождение). Примером такого минерала является керит – разновидность углеродного битума. В качестве возражения на этот аргумент обычно высказывают сомнение в абиогенном происхождении керита. Если скептики не правы, то в метеорите Альенде мы имеем следы жизни, которые на полмиллиарда лет древнее земных образцов и граница существования «явной жизни» снова существенно сдвигается.
Наряду с теорией возникновения жизни в планетарном облаке существует также гипотеза, что жизнь появилась на какой-то неведомой планете земного типа в глубинах вселенной, и её семена были занесены в Солнечную систему в анабиотическом состоянии в замороженных ядрах комет. Возможно, это действительно так, но тогда вопрос о принципиальных условиях появления во Вселенной живых организмов остаётся открытым.
