ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ - АБИОГЕНЕЗ

Фоссилии докембрия. Процессы фоссилизации древних организмов. Замещение органики минералами

Как отличить прокариотические ископаемые организмы от эукариотических

Замечательные успехи, сделанные за последние годы в "охоте" за ископаемыми докембрия, иногда приводят к недооценке трудностей, связанных с различением ископаемых эукариотов и прокариотов. Более того, в литературе нередко встречается совершенно неверное утверждение, будто эти ископаемые можно считать "биологически или органически сохранными". Фоссилизация в подавляющем большинстве случаев - это замещение органического вещества породообразующими минералами. Такое замещение менее всего сказывается на твердых частях организма - на раковинах, скелетах, зубах, которые уже при жизни организма состояли главным образом из минеральных веществ - кальцита, кремнезема или фосфата. Но и эти части подвергаются перекристаллизации, а нередко - частичному или полному замещению. Мягкие части сами по себе сохраняются только при крайне редком стечении обстоятельств, например при погребении в асфальтовой луже или под толщей льда. Даже в угольных болотах молекулы исходного органического вещества прежде всего распадались, и органика сохраняется здесь в форме заново полимеризованных гуминовых кислот.

При силицификации (а большинство докембрийских ископаемых сохранилось именно благодаря этому процессу) происходит полное замещение. Чтобы получить представление о том, как силицификация изменила даже сравнительно молодые ископаемые остатки фанерозоя, достаточно сравнить фото 39 и 40. Первая фотография - снимок живой радиолярии, вторая - тонкого шлифа кремнистого сланца из мезозоя. Мы видим, что при фоссилизации мезозойских радиолярий сохранились только прочные раковины, а тонкие лучи исчезли. Все содержимое раковин, да, видимо, и они сами полностью перекристаллизованы.

У докембрийских организмов не было твердых раковин. И все же в некоторых исключительных случаях морфология этих организмов сохранялась при постепенном замещении органических молекул молекулами кремнезема. Это случалось потому, что остатки биологического вещества переместились к наружной границе бывшего организма, причем исходное органическое вещество трансформировалось. Большая часть его превратилась в кероген, и осталось совсем немного разрушенного исходного материала.

Поэтому нельзя отрицать, что "биологический материал" в этих ископаемых так или иначе сохранился. Но неверно, что, подвергшись фоссилизации, эти организмы "биологически сохранились".

Итак, при фоссилизации внутреннее строение клетки почти всегда пропадает. Все содержимое клетки теряет свою сложную структуру и замещается другими веществами. Этот процесс настолько обычен даже в более молодых осадочных породах, что находки ископаемых остатков с сохранившимся внутренним строением клеток чрезвычайно редки. Как правило, по ископаемым остаткам нельзя судить, были ли фоссилизированные организмы прокариотами или эукариотами.

Возможно, новая волна интереса к ископаемым остаткам докембрия принесет новые сведения, которые позволят нам приблизиться к решению этой проблемы. Первый шаг уже сделан Шопфом, изучавшим формацию Биттер-Спрингс в центральной Австралии (84) [41]. В углистых кремнистых сланцах этой формации найдена богатая микрофлора, которую мы не будем рассматривать подробно, поскольку в эволюционном отношении она стоит на том же уровне, что и флора, описанная Пфлюгом из формации Белт в Северной Америке (гл. XII, разд. 6). Но сохранность австралийских находок настолько хороша, что в некоторых случаях удается различить внутренние клеточные структуры, которые можно интерпретировать как остатки ядер (фото 41). Если такая интерпретация верна, то эти ископаемые представляют собой остатки эукариотических клеток. Более того, среди ископаемых остатков другого вида, обнаруженных в той же породе, можно найти ряд форм, как будто бы представляющих собой разные стадии онтогенеза особей одного и того же вида. Если это действительно так, то эти стадии можно расположить в ряд, напоминающий последовательность процесса митотического деления, известного сейчас только у эукариотов (фото 42). Хотя это второе предположение менее убедительно, чем первое, однако, вместе взятые, они, видимо, служат веским доказательством существования эукариотических организмов в период образования формации Биттер-Спрингс.

Возраст этой формации не определен с достаточной точностью, но он должен составлять около 1 млрд. лет. Не удивительно, что в то время уже существовали эукариоты, так что сама по себе эта находка не имеет большого значения для нашей проблемы. Но она позволяет надеяться, что дальнейшие палеонтологические изыскания, возможно, когда-нибудь помогут нам выяснить, когда впервые появились эукариотические клетки. Для этого, конечно, понадобится кропотливая работа с исключительно хорошо сохранившимся материалом.

Важно подчеркнуть, что если в ископаемой клетке не удается различить внутренней структуры, то это еще не доказывает, что она принадлежала прокариотическому организму. Поэтому утверждения вроде "столько-то миллиардов лет назад жизнь была еще прокариотической" необоснованны. В устах крупного палеонтолога такие заявления звучат очень уверенно, вводя в заблуждение неспециалистов. Единственное основание их состоит в том, что в раннем и среднем докембрии пока обнаружены лишь организмы, не обладающие различимой внутренней структурой клеток. Но в действительности неизвестно, были ли они прокариотами или это просто результат разрушения клеточных органелл при фоссилизации.

Точно так же мы пока не можем ответить на вопрос, когда жена Земле появились первые эукариоты. Только наличие в ископаемой клетке фоссилизированных органелл доказывает, что нам встретился эукариотический организм. К сожалению, такая сохранность - результат чрезвычайно редкого стечения обстоятельств, и потому утверждения вроде "возраст первых докембрийских эукариотических организмов составляет столько-то миллиардов лет" также следует признать чересчур смелыми. Пока мы знаем лишь один случай обнаружения эукариотических клеток из докембрия - рассмотренные нами находки Шопфа, и еще рано говорить о стратиграфическом положении этих ископаемых остатков.