Архейська («початкова») ера у розвитку життя
Найдавніші залишки організмів і речовин, що створилися за їх участю, дійшли до нас з архейських відкладень земної кори.
Відкладення ці надзвичайно потужні (товсті): зрозуміло, що минали сотні мільйонів років, поки вони накопичувалися. Найбільш давні, нижні відкладення, здавлені величезною вагою вищележачих пластів, сильно змінилися: з шаруватих вони перетворилися на кристалічні. Крім цього тиску допомогла і дія внутрішньої теплоти земної кулі. Залишки організмів, які могли перебувати в них, при цьому теж змінилися до невпізнання. Ми не знали б навіть, чи було тоді життя чи ні, якби не деякі речовини, накопичені в архейських пластах; ці речовини, як ми добре знаємо, можуть утворюватися у земній корі лише за дії організмів. Вони справді утворилися із залишків найдавніших рослин та тварин. Але самих цих залишків у кристалічних гірських породах архейського часу ми знаходимо.
Краще справа з тими архейськими відкладеннями, які дійшли до нас у вигляді шаруватих порід, що ще не встигли перекристалізуватися. Це — молодші верстви. У них знайдено залишки бактерій, що мали вигляд мікроскопічно дрібних кульок. Збереглися залишки інших бактерій, так званих залізобактерій, родичі яких і зараз мешкають на Землі. Залізобактерії виконують величезну хімічну роботу, беручи участь у створенні залізняку. Вони живуть у тих водах, які містять солі (закису) заліза, і оточені найтоншими ниткоподібними трубочками, що виникли з слизу, що виділяється ними; вони витягують солі (закису) заліза з води, переробляють їх у своєму крихітному тільці і просочують ними трубочки (перетворюючи їх на солі окису). Живуть ці бактерії колоніями. Коли трубочки виявляться цілком просоченими залізом, бактерії залишають їх і приймаютьсябудувати нові трубочки. В результаті їх діяльності накопичуються сполуки заліза, які через сотні тисяч і мільйони років перетворюються на потужні поклади залізняку.
Від появи первинних (колоїдних) організмів Землі до виникнення справжніх бактерій минуло дуже багато часу. Бактерії, мабуть, і були стійкими формами живих тіл, які завоювали Землі панівне становище у початковий період життя. Вони могли існувати раніше, ніж виникли справжні рослини та тварини. Серед бактерій є велика група таких, які здатні жити за рахунок засвоєння неорганічних хімічних сполук у ґрунті та воді, подібно до знайомих нам залізобактерій. Такі, мабуть, були й ті дрібні бактерії-кульки, життя яких пов'язане зі створенням найдавніших вапняних верств. Пізніше, коли розрісся світ рослин та тварин, різноманітність бактерій сильно збільшилася. Виникли нові форми, які пристосувалися до того, щоб жити за рахунок рослинних або тваринних організмів або їх трупів. Так з'явилися численні бактерії гниття, бродіння, незліченні бактерії-паразити, що викликають різні захворювання рослин та тварин. Еволюції бактерій тісно пов'язана з еволюцією рослинного і тваринного світів, так як бактерії пристосовувалися до рослин і тваринам, що знову з'являлися. Найостаннішими виникли ті бактерії, які паразитують на людині та свійських тварин.
Бактерії грають життя Землі величезну роль. Навіть Пастер не охоплював її. Бактерії завойовують собі дедалі нові джерела харчування; вони заповнили ґрунт, воду та повітря. В одному грамі лісового ґрунту міститься близько 3 мільярдів бактерій; навіть у грамі піщаного ґрунту їх близько 1 мільярда.
У величезній кількості вони населяють моря. В глибиніЧорного моря знаходяться величезні скупчення сірководню, які роблять життя тут неможливим для рослин та тварин. Цей сірководень, однак, не проникає в поверхневі шари води, і тому до глибини 200 метрів у цих морях процвітає життя. Куди ж подіється сірководень? Виявляється, його захоплюють сірчані бактерії, що мешкають на глибині 200 метрів і переробляють його на сполуки сірчаної кислоти. Така сама, приблизно, картина спостерігається і в Каспійському морі. Скільки ж бактерій працює у такій гігантській хімічній лабораторії? Число їх неможливо навіть уявити.
Оскільки бактерії можуть пристосовуватися до різних умов життя, то вони могли дати початок і іншим групам організмів. Від них справді отримали своє походження деякі водорості. Перехід від бактерій до водоростей був великим кроком вперед шляхом еволюції. Щоправда, і водорості здебільшого відносяться ще до світу мікроскопічно малих істот, але вони мають більш певну організацію і належать до складніших істот, поряд із найпростішими тваринами організмами. Подібно до бактерій, одноклітинні рослини та тварини кишать всюди на землі, і їх і відкрив вперше Левенгук у стоячій воді. В одноклітинних тілах цих істот ми знаходимо розчленування на протоплазму та ядро; крім того, вони нерідко мають захисну оболонку або свого роду скелет, що вражає іноді тонкістю і витонченістю будови.
У тілі водоростей, крім ядра, є ще одна важлива освіта, яка властива всім типовим рослинам. Це - так званийпігмент, барвник, зосереджений в особливих зернах (іноді в поверхневих шарах протоплазми). Пігмент не у всіх водоростей однаковий. За його кольором розрізняють кілька груп водоростей: синьо-зелені, зелені, багряні,бурі.
Особливу групу серед водоростей становлять джгутикові. Це одноклітинні організми, забезпечені рухомим джгутиком, завдяки ударам якого по воді вони пересуваються. Вони стоять на рубежі рослинного та тваринного світів. Одні з них мають пігментну пляму і зараховуються до водоростей, інші позбавлені пігменту і здатні захоплювати їжу, яку перетравлюють. Це найпростіші тварини.
Характерний для рослинної клітини зелений пігмент, так званий хлорофіл, представляє особливу речовину, яка вловлює енергію сонячних променів і вживає її на хімічну діяльність. Ця діяльність полягає, по-перше, у розщепленні вуглекислого газу, що знаходиться в повітрі, на його складові — вуглець і кисень, а по-друге, у виконанні творчої роботи: у побудові зі звільненого вуглецю і води органічних сполук — цукру, крохмалю, інших вуглеводів , жирів та білкових тіл. Усі ці складні хімічні речовини виникають у рослинній клітині з неорганічних речовин завдяки діяльності хлорофіла. Інша звільнена складова частина вуглекислого газу - кисень - йде в чистому вигляді знову в повітря. Повітря таким чином постійно поповнюється киснем.
Згадаймо, що тварини харчуються лише складними органічними сполуками-вуглеводами, жирами і білками. Ці сполуки тварини самі собі приготувати що неспроможні. Вони їх одержують із рослинного світу. Якби не було рослин, тварини загинули б з голоду. Отже, тварини і з'явитися Землі могли лише після виникнення рослин. Рослини приготували їм запас поживних речовин. Крім того, вони створили й іншу необхідну для тваринного життя умову. Тварини потребують не тільки харчування, а й дихання. А для цього їм потрібен кисень. В даний час уповітрі, як відомо, міститься близько 21% кисню. Його кількість постійно, і ця постійність підтримується діяльністю рослин, що безперервно збагачують повітря киснем. Не було в архейську епоху.
Склад атмосфери в перші часи життя Землі, як ми вже вказували раніше, мабуть, різко відрізнявся від теперішнього. По-перше, у повітрі майже не було кисню; по-друге, повітря тоді містило багато вуглекислого газу. Цей газ робив повітря малопроникним для сонячних променів; тому нагрівання сонцем було дуже сильним. Зате присутність у повітрі цього газу та водяної пари дуже затримувала охолодження повітря в нічний час. Земля була ніби оповита мало проникною для тепла оболонкою, яка зберігала власну земну теплоту і підвищувала середню температуру Землі. Один вчений вирахував, що якби тепер кількість вуглекислого газу збільшилась у повітрі втричі, то середня температура на Землі підвищилася б майже на 10 градусів. Цього підвищення було б з надлишком достатньо, щоб розтанули льоди в полярних країнах і щоб зійшли сніги з високих гірських вершин. Клімат Землі мав би різко змінитись: тривалі морози траплялися б тільки зрідка, зима скоротилася б, літо стало б довшим і спекотнішим; загалом, у наших місцях клімат встановився б такий, який ми знаходимо зараз, наприклад, у Закавказзі. А на крайній півночі, де тепер простягається область вічної мерзлоти, встановився досить м'який клімат помірного пояса.
Є всі підстави думати, що в архейську еру клімат був ще значно тепліший і завдяки великому вмісту вуглекислого газу в повітрі і завдяки тому, що Земля ще не розтратила своєї первісної теплоти, і, нарешті, завдяки тому, що саме Сонце виблискувало сліпучо-білим світлом іпосилало на Землю гарячі промені. Життя розквітло в теплих водах тогочасних морів та океанів. Створювалися нові форми рослинного світу, а результаті роботи рослин земна атмосфера стала потроху очищатися від вуглекислоти і збагачуватися киснем. Кисень у розчиненому вигляді з'явився й у морі. Так створилися умови, за яких стало можливим тваринне життя. Вона і виникла за рослинною.
Проте щодо тварин архейської ери ми знаємо набагато менше, ніж щодо рослин. Подекуди збереглися раковинки одноклітинних тварин, про корншожек. Очевидно, тварини на той час грали ще невелику роль життя Землі. Більший інтерес представляють інші форми життя, що виникли в архейську еру, а можливо, і раніше.
Сучасна наука більше цікавиться дрібними організмами, ніж великими. Не слони і не кити стоять у центрі уваги вчених, а дрібні, ледве видимі чи зовсім невидимі живі частинки. Практичне життя вимагає найдокладнішого дослідження саме цих дрібних організмів. Відкриття та вивчення їх може послужити для роз'яснення загадкової природи багатьох хвороб: адже в основі багатьох захворювань лежить напад на людину мікроскопічних або ультрамікроскопічних організмів. У сільському господарстві властивості цих істот пов'язуються з питаннями збільшення врожайності та підвищення родючості ґрунту. Наука зайнята дослідженням цих мізерно малих істот і в надії наблизитися до вирішення питання про перші ступені еволюції та про початок життя.
На межі наших знань знаходяться організми, які такі малі, що найкращі сучасні ультрамікроскопи безсилі зробити їх видимими. Вони проходять (фільтруються) через найтонші фільтри, і їх неможливо затримати та відокремити від інших речовин, щоб зробити більшедоступними до вивчення. Природно запитати, як вдалося дізнатися про їх існування, якщо вони вислизають від найдосконаліших наших інструментів? Хоча вони самі невидимі, але їхні дії ми можемо бачити і вивчати. Найдрібніші з істот, що «фільтруються» називаються бактеріофагами. Ми дізнаємося про їхню присутність тому, що вони пожирають або руйнують живі бактерії. У науці не встановлено ще остаточного погляду на природу цих бактеріофагів. Багато вчених вважають їх найпростішими з усіх живих організмів. Інші схильні бачити у яких не організми, а хімічні речовини. Але якою б не була їхня природа, ясно, що тут ми маємо справу з такими частинками, які стоять на межі живого та неживого світу.
Дещо більшими від бактеріофагів виявляються ультрамікроскопічні істоти, які називаються вірусами (слово «вірус» — латинське і по-українськи означає «отрута»).
Ці віруси викликають цілу низку важких хвороб у людини, тварин та рослин. Копитна хвороба рогатої худоби та свиней, собача чума, віспа, тиф, жовта лихоманка, сказ, кір та грип у людини, низка захворювань картоплі, тютюну та інших рослин – викликаються присутністю вірусів. Хоча вони більші за бактеріофаги, вони все ж такі дрібні, що вільно проходять через фільтри, за що і отримали свою назву «вірусів, що фільтруються».
Можливо, що бактеріофаги та віруси – це залишки найдавніших організмів. Вони також змінилися протягом історії Землі, пристосувавшись до існування у нових умовах. Бактеріофаги виробили здатність боротися з бактеріями, віруси стали губити рослини та тварин. Але при цьому вони не піднялися навіть на такий щабель організації, на якому знаходяться бактерії. Тому в них можна побачити залишки первинних організмів, що існували в архейську епоху.