Текст книги "Рожденный жизнью. Уран: от атома до месторождения"

Геохимия и биохимия. Единство и борьба. Вторая минералогическая революция

⠀

Вник в вещество, впился, как паразит,

В хребет земли неугасимой болью,

К запретным тайнам подобрал ключи…

Максимилиан Волошин

⠀

Итак, микроорганизмы принялись преобразовывать планету.

Микробное сообщество, объединившееся в бактериальный мат, могло выжить только на границе трех сред: атмосферы, воды и горной породы. Отсутствие одной из составляющих означало гибель колонии. Но земной ландшафт архейского времени благоволил Жизни. В воздухе преобладали водяные пары и вулканические газы, а содержание CO₂ было в сотню раз больше, чем сейчас. Знойный, правильнее сказать – горячий и влажный климат и обилие углекислоты в атмосфере способствовали разложению пород, и бактерии приняли участие в этом процессе со всем жаром своей души. Они расплодились настолько, что по образному выражению микробиолога Г. А. Заварзина в то время существовал «единый цианобактериальный мат от моря и до моря»4646
  Заварзин Г. А. Развитие микробных сообществ в истории Земли // Проблемы доантропогенной эволюции биосферы. М.: Наука, 1993. С. 212—222.


[Закрыть], покрывающий всю планету. Биологи из Флориды с помощью молекулярной биологии установили температуру воды в этом море, которая держалась на уровне 60—70 °С4747
  Gaucher E. A., Govindarajan S, Ganesh O. Palaeotemperature trend for Precambrian life inferred from resurrected proteins // Nature. 2008, V. 451. P. 704—707.


[Закрыть].

Странное это было море – все побережье покрыто осклизлыми каменными столбами с нашлепками бактериальных матов. Да и берегов нормальных тогда не существовало – были безбрежные отмели, которые, не успев обнажиться и просохнуть после отлива, тут же заливались приливными водами. Сутки на планете были еще короткие, и отливы сменялись приливами каждые несколько часов. Такой ныне «вымерший» ландшафт получил название «ни суша, ни море» – это был сущий рай для содружеств микроорганизмов. Похожий островок такого ландшафта сохранился у берегов Австралии (Рис. 6).

Рис. 6. Современные строматолиты, растущие в геологическом заповеднике

Хамелин Пул, залив Шарк Бей, Западная Австралия.

Фото: Википедия / Пол Харрисон (CC BY-SA 3.0)

Местами эту панораму нарушали вздымающиеся громады зарождающихся протоматериков, которые обрывались в море черными лавовыми потоками. Вода в океане была мутной, вязкой от взвеси вулканического пепла, растворенного железа, карбонатов, да и морской бриз не отличался свежестью ароматов. Не видно было еще и белоснежных пляжей. Самый распространенный минерал наших дней – кварц – пока не появился, и песчаные морские побережья – дело будущего. Хотя нет, кое-где уже были намыты узкие полоски песков, пока, правда – черных. Такие пляжи, сложенные перемытым вулканическим песком, можно увидеть и сегодня в районе действующих вулканов – на Курилах или Камчатке, например. Дно океанов к этому времени оказалось полностью выстлано тонкой (относительно, конечно) корой базальтов, а из глубин планеты поступали все новые порции магмы.

Казалось, этот мир будет существовать вечно, но его исподволь начали менять живые организмы.

Из-за низкого содержания кремнезема базальтовые породы очень неустойчивы к атмосферным воздействиям. Изучение керна скважин морского бурения показало, что их разрушение наиболее активно происходит именно на отмелях4848
  Блюман Б. А. Выветривание базальтов и несогласия в коре океанов: возможные геодинамические следствия // Региональная геология и металлогения. 2008. N 35. C. 72—86.


[Закрыть]. На скорость выветривания базальтов влияют многие факторы: различная соленость воды, агрессивная атмосфера, суточные перепады температуры, но подавляющий вклад в их разрушение (до 75%) вносят микроорганизмы4949
  Staudigel H., Furnes H., McLoughlin N., et al. 3.5 billion years of glass bioalteration: volcanic rocks as a basis for microbial life? // Earth-Science Rev. 2008, V. 89 (3). P. 156—176.


[Закрыть]. Особенно быстро изменения происходят в базальтовом стекле5050
  Базальтовое стекло образуется при закаливании (очень быстром остывании) базальтовой лавы и имеет тот же химический состав, что и базальт. Подводные базальтовые излияния до 20% состоят из вулканического стекла.


[Закрыть]. Интенсивный химический обмен, который происходит между морской водой и свежей изверженной породой, служит роскошной «кормовой базой» для хемолитотрофных организмов5151
  Staudigel H., et al., 2008. Указ. соч.


[Закрыть] (Рис. 7). Бактерии торопятся заселить эти «пастбища», не дожидаясь, пока они остынут. Тут уж кто успел, тот и съел. Исследования, проведенные на стерильном, только что излившемся базальте показали, лишь только лава начинает остывать, первые попавшие на ее поверхность бактериальные споры прорастают и начинают бурное «пиршество» уже при 113 ℃5252
  Stetter K.O. Hyperthermophiles in the history of life // Phil. Trans. Roy. Soc. 2006, V. 361, P. 1837—1843.


[Закрыть]. И живет эта невидимая глазу мелочь не только на поверхности, но и проникает вглубь, изъедая породу и образуя губчатую сеть полостей микронных диаметров. Проходит всего несколько лет, и горная порода превращается в насыщенное водой «нанорешето». Описаны случаи, когда «прожорливость» бактерий буквально обрушивала скалы: бактерии «подъедают» базальтовые острова до такой степени, что из-за ослабления породы происходят подводные оползни5353
  Fisk M. R., Storrie-Lombardi M. C., Douglas S., Popa R., McDonald G., Di Meo-Savoie C. Evidence of biological activity in Hawaiian subsurface basalts // Geochem. Geophys. Geosystems. 2003, V. 4 (12). P. 1—24.


[Закрыть]. И речь не только о современных бактериях – в южноафриканских архейских базальтах пояса Барбетон исследованы микроскопические ходы, «выеденные» микроорганизмами. В этих «норках», в ходе бактериально-палеонтологических исследований, обнаружены и «останки» микробов, почивших 3,5 миллиарда лет тому назад5454
  Furnes H., Banerjee N., Muehlenbachs K., et al. 2004. Early Life Recorded in Archean Pillow Lavas // Science. 2004, V. 304 (5670). P. 578—581


[Закрыть]. Ученые, сопоставляя микробные комплексы из древних и современных пород убедились, что архейские базальты были заселены микробами так же густо, как и современные5555
  Astafieva M. M., Rozanov A. Yu., Sharkov E. V., et al. Pillow lavas volcanic glasses (ancient and recent) and traces of life in them // Geophysical Research. 2010, V. 12. EGU General Assembly 2010, held 2—7 May, 2010 in Vienna, Austria, P. 1472.


[Закрыть]: каждый кубометр базальтового стекла может «прокормить» до 2,5х10¹⁶ анаэробных железобактерий5656
  Журавлев А. Сотворение Земли. Как живые организмы создали наш мир. – М.: Альпина нон-фишн, 2018. – 514 с.


[Закрыть]. Если перевести цифры в более удобоваримые, получается, что в одной песчинке базальта размером в миллиметр кормится 25 миллионов бактерий! Тесновато живут, но при этом у каждой своя отдельная норка-квартирка.