Ученые обсуждают вопрос, не глина ли породила животных на Земле

Бактерии, использующие ионы металлов из глинистых минералов для клеточного дыхания (фото с сайта www.biogeosciences.org)

Американские ученые из Калифорнийского и Мэнского университетов провели исследование глин неопротерозойского возраста, то есть 500–800-миллионолетней давности. Они обнаружили существенные изменения в химическом и минералогическом составе глин, происходившее именно в то время. Специалисты литологи объяснили эти изменения активной деятельностью наземных бактерий. В результате был запущен глобальный процесс, который привел к увеличению количества кислорода в воде и атмосфере, что было необходимым условием для появления и эволюции многоклеточных животных.

В последние пять лет значительно возрос интерес к такому на первый взгляд простому земному материалу, как глины. Вероятнее всего, это связано с изучением марсианских минералов, большая часть которых представлена именно глинами. Была ли раньше жизнь на Марсе и не оставила ли эта жизнь каких-то следов своего пребывания в глинах? Чтобы решить этот вопрос, нужно как следует изучить те земные глины, которые сформировались еще при полном господстве примитивной прокариотной жизни, и выяснить, а что вообще способны сделать микроорганизмы с глинами, и как это может повлиять на планетарные процессы. В связи с этим NASA начала спонсировать разнообразные проекты по изучению древнейших земных глин. В рамках одного такого проекта и было предпринято изучение глин возрастом 500–800 миллионов лет, предпринятое группой ученых из Калифорнии и Мэна. Они исследовали минеральный состав глин этого возраста из Австралии, Балтии и Китая.

Традиционно считается, что одни типы глин формировались при помощи механического разрушения горных пород, а другие при помощи химического или биохимического разрушения. Важно было понять, как меняется соотношение этих типов глин. В результате обнаружилось, что в период, предшествующий бурному развитию многоклеточных животных (а это произошло согласно палеонтологическим находкам около 580 млн лет назад), резко увеличилось обилие «химических» глин.

Видно, как на протяжении трехсот миллионов лет в позднем протерозое в морских осадках увеличивалась доля т.н. набухающих глин; ученые считают, что это «постарались» наземные бактерии (иллюстрация из статьи в Science)

Исследователи посчитали, что наиболее вероятно этот сдвиг был вызван появлением именно в это время наземных микроорганизмов. На базе данного предположения ученые принялись рассуждать о глобальных последствиях глинистой экспансии. Цепочка их рассуждений примерно следующая. Куда девается отмершая органика? Большая часть возвращается в атмосферу в виде углекислого газа, меньшая часть захоранивается в океанических осадках, то есть изымается из оборота. В современных океанах 86% захороненного углерода осаждается глинами: застревает между частицами или связывается химически. Если в протерозое микробиологическая фабрика по производству глин начала работать активнее, то и захоронение органики тоже активизировалось. Следовательно, из круговорота изымалось все большая часть углерода. Таким образом, на протяжении 300 миллионов лет кислород, производимый фотосинтетиками — цианобактериями и зелеными водорослями — вместо того, чтобы окислять органику, улетучивался в атмосферу или растворялся в воде. В конечном итоге его накопилось достаточно, чтобы и многоклеточные животные могли обеспечить кислородом каждую свою клетку. (Как известно, уже у самых ранних животных кровеносная система вполне развита.)

Конечно, в этих рассуждениях очень много «если». Вполне вероятно, что и факт увеличения количества «биохимических» глин объясняется по-другому, и следствия этих изменений иные. Однако важно, что ученые вплотную занялись вопросами происхождения наземной биоты и глобальными перестройками круговоротов в связи с освоением суши. К настоящему времени — это terra incognita в прямом смысле этого слова.

Источник: Late Precambrian Oxygenation; Inception of the clay Mineral Factory (Martin Kennedy, Mary Droser, Lawrence Mayer, David Pevear, David Mrofka) // Science. 2006. V. 311. 1446-1449.

См. также:
Я.Е. Малаховская, А.Ю. Иванцов. Вендские жители земли (О древнейших многоклеточных животных).

Наймарк Елена