Если бы вы посмотрели на Землю из космоса три миллиарда лет назад — она была бы не голубой. Она была фиолетовой. А кислород, которым вы сейчас дышите, был оружием массового поражения.
Это история о том, как крошечные бактерии отравили целую планету, заморозили её до состояния снежка, убили 80% всего живого и в итоге создали... нас.
Почему планета светилась фиолетовым
Ранняя Земля не знала ни деревьев, ни животных, ни даже нормальных клеток с ядром. Весь мир — бескрайний микробный мат. Океаны, мелководья, береговые отмели — всё покрыто плёнкой бактерий, которые никогда не слышали о хлорофилле и прекрасно без него обходились.
Вместо хлорофилла у них был ретиналь — пигмент, очень похожий на тот, что до сих пор работает у вас в глазах прямо сейчас. Он поглощал зелёную часть спектра, а фиолетовый и пурпурный свет отражал обратно.
Умножьте это на триллионы микробных колоний — и вся поверхность планеты начинает светиться пурпуром он же - фиолетовый в английской и римской культуре).
Гипотезу «Пурпурной Земли» сформулировали учёные, изучавшие, почему хлорофилл поглощает красный и синий свет, а не зелёный, который традиционно самый интенсивный в солнечном спектре. Один из ответов: до хлорофилла зелёный уже был «занят» ретиналем. Хлорофилл просто занял пустующую нишу.
Так планета жила сотни миллионов лет: фиолетовая, бескислородная, тихая. Потом появились они.
Жизнь начиналась в атмосфере из запаха тухлых яиц
Чтобы понять, насколько радикальным было то, что произошло дальше, нужно почувствовать, каким был старый мир. Атмосфера ранней Земли — это 60–70% углекислого газа, метан, сероводород, аммиак. Давление в шесть раз выше нынешнего. Никакого озонового слоя — ультрафиолет шпарит по поверхности без ограничений.
Запах? Тухлые яйца от сероводорода — это вклад бактерий, которые питаются серой. Болотный газ от метаногенов, плюс аммиак. Добавим к этому кисловатый привкус вулканических выбросов. Дышать этим без специальных ферментов-антиоксидантов — примерно как вдыхать чистые выхлопы. Только хуже.
К 3,5 млрд лет назад некоторые из микробов научились строить настоящие архитектурные сооружения — слоистые купола из кальцита, скреплённые микробными матами. Строматолиты. Первые небоскрёбы планеты, построенные существами без мозга и без рук.
Убийцы с хлорофиллом
Около 2,7 миллиарда лет назад появились цианобактерии. С виду — ничем не примечательные. По последствиям — самые разрушительные существа в истории Земли.
Они изобрели классический фотосинтез: брали воду и углекислый газ, получали сахар и энергию. Побочный продукт — кислород. Сначала этот кислород было поглощался: в океанах было растворено колоссальное количество железа, и оно жадно поглощало каждую молекулу O₂, окисляясь и оседая на дно слоями.
Эти слои сегодня называют полосатыми железными формациями — BIF. Гигантские пласты породы толщиной в километры, где красные слои оксида железа чередуются с серыми кремнезёмными. Их добывают как железную руду на всех континентах. Каждый кусок такой породы — это свидетельство тех самых лет, когда цианобактерии методично травили планету. Примерно 400 миллионов лет они «ржавили» океан, прежде чем железо в воде закончилось и кислород наконец-то пошёл в атмосферу.
Дальнейшее было предсказуемо. Для всего живого.
Конец света, который никто не заметил
Около 2,4 миллиарда лет назад кислород начал накапливаться в воздухе. Для анаэробных организмов — тех, кто строил планету последние два миллиарда лет, — это была катастрофа. Кислород разрушал их клеточные структуры, вызывал окислительный стресс, убивал без предупреждения.
Оценки разные, но биосфера потеряла порядка 80% видового разнообразия. Метаногены, сульфатредукторы, ретиноидные фототрофы — весь старый мир оказался под ударом. Одни вымерли. Другие сбежали в бескислородные убежища: на дно океанов, в донные осадки, в грязевые отложения. А некоторые спрятались внутри других существ.
Ваш кишечник до сих пор хранит их потомков. Строгие анаэробы, живущие в полной темноте без единой молекулы кислорода — прямо у вас внутри. Живой музей докембрия, вход бесплатный, без экскурсий.
Цианобактерии, которые запустили весь этот апокалипсис, не вымерли. Они и сейчас живут — и строят то же самое, что строили три с половиной миллиарда лет назад.
В заливе Шарк (Акула) на западном побережье Австралии — гиперсолёная лагуна, куда не суются рыбы и большинство конкурентов.
Там растут строматолиты. Живые. Со скоростью около 0,3 мм в год они наращивают слои кальцита, как делали их предки ещё до того, как на Земле появился кислород. Их высота — до 40 сантиметров. Возраст колоний — тысячи лет. Возраст их биологической линии — 3,5 млрд лет.
Можно подойти, потрогать. Это не музейный экспонат. Это рабочая машина докембрия, которая просто не остановилась.
Что осталось от того мира
Сделайте глубокий вдох. 21% этого воздуха — кислород. Три миллиарда лет назад его было в атмосфере меньше 0,001%. Всё, что вы вдыхаете сейчас, — побочный продукт бактериального метаболизма, который убил большую часть тогдашней биосферы, заморозил планету и перекроил химию океанов.
Старый мир не смог пережить то, что сами же его обитатели и произвели. Новый — смог. И этот новый мир в итоге породил многоклеточных, позвоночных, приматов и в конечном счёте вас — с вашими митохондриями, вашими анаэробными кишечными бактериями и вашим кислородом в лёгких.
Кислород когда-то был концом света. Просто оказалось, что один конец света — это чужое начало.