Питер Уорд - Новая история происхождения жизни на Земле

• Название: Новая история происхождения жизни на Земле
• Автор: Питер Уорд
• Издательство: Питер
• Жанр: Биология
• Год: 2016
• ISBN: 978-5-496-02014-5

Общепринятая история происхождения жизни на Земле устарела. Двое ученых, Питер Уорд и Джозеф Киршвинк, предлагают книгу, в которой собраны все выводы последних исследований. Авторы показывают, что многие наши прежние представления об истории происхождения жизни неверны. Во-первых, развитие жизни не было неторопливым, постепенным процессом: катаклизмы способствовали формированию жизни больше, чем все остальные силы вместе взятые. Во-вторых, основа жизни — углерод, но какие еще элементы определили ее эволюцию? В-третьих, со времен Дарвина мы мыслили в категориях эволюции видов. На самом деле имела место эволюция экосистем — от подводных вулканов до тропических лесов, — которые сформировали мир, каким мы его знаем. Опираясь на свой многолетний опыт в палеонтологии, биологии, химии, астробиологии, Уорд и Киршвинк рассказывают историю жизни на Земле, такую фантастическую, что ее трудно представить, и в то же время такую знакомую, что нельзя пройти мимо.

---

Своим ученикам мы рассказываем о том, что Чарльз Дарвин прежде всего был геологом. Его умение разбираться в окаменелостях оказалось невероятно важным в процессе зарождения его знаменитой теории об эволюции видов. Однако и понимание им природы любых других ископаемых, которые он встречал каждый раз, сходя с крошечного «Бигля» (что происходило довольно часто в связи с тем, что Дарвин страдал от морской болезни), сыграло свою роль. Прочитать об этом можно в книге: A. Desmond, Darwin (New York: Warner Books, 1992).

9

M. Rudwick, Georges Cuvier, Fossil Bones, and Geological Catastrophes: New Translations and Interpretations of the Primary Texts (University of Chicago Press, 1997).

10

В 1998 г. геолог Дональд Кэнфилд из Университета Южной Дании предположил, что не кислород, а именно сера играла решающую роль в промежуточном океане. Его статья на эту тему была опубликована в журнале Nature 3 декабря 1998 г. С тех пор серонасыщенный мезопротерозойский океан многие ученые именуют не иначе как океан Кэнфилда. — Примеч. ред.

11

Существует множество работ на тему развития видового разнообразия за все время существования нашей планеты. Об этом мы поговорим чуть позже. Одной из последних работ является статья Джона Элроя в содружестве с его коллегами под названием «Phanerozoic Trends in Global Diversity of Marine Invertebrates,» (Science 321 (2008): 97).

12

Nick Lane, The Vital Question: Why Is Life the Way It Is? (London: Profile Books, 2015); Лестница жизни: десять величайших изобретений эволюции / Ник Лейн; пер. с англ. П. Петрова. — М.: ACT: CORPUS, 2014. (Элементы); Power. Sex, Suicide: Mitochondria and the Meaning of Life (Oxford: Oxford University Press, 2005); Энергия, секс, самоубийство: митохондрии и смысл жизни. — СПб.: Питер, 2016. Oxygen: The Molecule That Made the World (Oxford: Oxford University Press, 2002).

13

Вопрос об использовании стратиграфии хорошо рассмотрен межнациональной подкомиссией по стратиграфии. Информацию можно найти онлайн. Одна из полезных глав представлена по следующему адресу — stratigraphy.org-upload-bak-defs.htm.

14

Используются разнообразные способы датировок; краткие сведения о применении урана, калиевого аргона, уранового свинца, изотопов стронция, а также магнитной стратиграфии можно найти в работах Мартина Радвика, которые доступны в Интернете. В частности: M. Rudwick, Earth's Deep History: How It Was Discovered and Why It Matters (Chicago: University of Chicago Press, 2014).

15

Первая система была построена на типах пород, включавших все виды: вулканические, метаморфические и в особенности осадочные породы (песчаник, мел, сланец). Подобный подход подразумевал, что каждый тип относится к определенной эпохе. Например, меловой период впервые получил свое название благодаря распространенности мела в Европе. Позднее выяснилось, что данный тип мог образоваться и в любой другой период. M. Rudwick, The Meaning of Fossils: Episodes in the History of Paleontology (London: Science History’ Publications, 1972).

16

Рассуждения об использовании осадочных пород для определения эпохи можно встретить во многих книгах. Равно как и соображения о вкладе Уильяма Смита в развитие геологии как способе определения геологических временных рамок. Одна из таких книг написана нашим старым другом Биллом Берри из Университета города Беркли в штате Калифорния — ученым, заслуги которого зачастую незаслуженно упускают из виду W. B. N. Berry, Growth of a Prehistoric Time Scale (Boston: Blackwell Scientific Publications, 1987): 202.

17

J. Burchfield, «Tire Age of the Earth and the Invention of Geological Time,» D. J. Blundell and A. C. Scott, eds., Lyell: the Past is the Key to the Present (London, Geological Society of London, 1998), 137–43.

18

К концу XIX века славы можно было добиться, просто занимаясь исследованием геологических периодов. Одним из таких счастливчиков стал Лэпворт. Подробнее об этом можно прочитать в книге: M. Rudwick, The Great Devonian Controversy: The Shaping of Scientific Knowledge Among Gentlemanly Specialists (Chicago: University of Chicago Press, 1985).

19

K. A. Plumb, «New Precambrian Time Scale,» Episode 14, no. 2 (1991): 134–40.

20

A. H. Knoll, et al., «A New Period for the Geologic Time Scale,» Science 305, no. 5684 (2004): 621–22.

21

Понятие «землеподобная планета», или «планета земного типа», имеет такое же огромное множество трактовок, как и число таких планет, или, по крайней мере, наши предположения об их количестве. Толковое научное описание проблемы можно найти здесь: E. A. Petigura, A. W. Howard, G. W. Marcy, «Prevalence of Earth-Size Planets Orbiting Sun-Like Stars,» Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110, no. 48 (2013). doi:10.1073-pnas.1 319 909 110, а также на сайте NASA www. nasa.gov-mission_pages-kepler-news-kepler20130103.html.

22

В NASA организовали обсуждение взглядов на проблему (science1.nasa.gov-science-news-science-at-nasa-2003-020ct_goldilocks-are). Также к ознакомлению рекомендуется следующий источник: S. Dick, «Extraterrestrials and Objective Knowledge» в работе A. Tough, When SETI Succeeds: The Impact of High-Information Contact (Foundation for the Future, 2000): 47–48.

23

Хотя статья Джеффри Марси не относится к революционным, данная работа позволяет получить достаточное представление о теме: G. Marcy et al. «Observed Properties of Exoplanets: Masses, Orbits and Metallicities,» Progress of Theoretical Physics Supplement no. 158 (2005): 24–42.

24

D. McKay et al., «Search for Past Life on Mars: Possible Relic Biogenic Activity in Martian Meteorite AL84001,» Science 273, no. 5277 (1996): 924-30.

25

P. Ward, Life as We Do Not Know It: The NASA Search for and Synthesis of Alien Life (New York: Viking, 2005); P. Ward and S. Benner, «Alternative Chemistry of Life,» in W. Sullivan and J. Baross, eds. Planets and Life: The Emerging Science of Astrobiology (Cambridge: Cambridge University Press, 2008): 537-44.

26

W. K. Hartmann and D. R. Davis, «Satellite-Sized Planetesimals and Lunar Origin,» Icarus 24, no. 4 (1975): 504-14; R. Canup and E. Asphaug, «Origin of the Moon in a Giant Impact Near the End of the Earths Formation,» Nature 412, no. 6845 (2001): 708-12; A. N. Halliday, «Terrestrial Accretion Rates and the Origin of the Moon,» Earth and Planetary Science Letters 176, no. 1 (2000): 17–30; D. Stoffler and G. Ryder, «Stratigraphy and Isotope Ages of Lunar Geological Units: Chronological Standards for the Inner Solar System,» Space Science Reviews 96 (2001): 9–54.

27

A. T. Basilevsky and J. W. Head, «The Surface of Venus,» Reports on Progress in Physics 66, no. 10 (2003): 1699 1734; J. F. Kasting, «Runaway and Moist Greenhouse Atmospheres and the Evolution of Earth and Venus,» Icarus 74, no 3 (1985): 472–94.

28

D. H. Grinspoon and M. A. Bullock, «Searching for Evidence of Past Oceans on Venus,» Bulletin of the American Astronomical Society 39 (2007): 540.

29

Общие сведения о возрасте Земли можно почерпнуть из источника: G. B. Daliymple, The Age of the Earth (Redwood City’: Stanford University Press, 1994). Более детально данный вопрос рассматривается им же в «The Age of the Earth in the Twentieth Century: A Problem (Mostly) Solved,» Special Publications, Geological Society of London 190 (2001): 205–21.

30

Удары космических тел о поверхность Земли могли сильно повлиять на раннюю историю планеты и развитие живых организмов — именно этой проблеме Кевин Мейер и Дэвид Стивенсон из Калифорнийского технологического института впервые адресовали короткое письмо в редакцию Nature в 1988 г. («Impact Frustration of the Origin of Life,» Nature 331, no. 6157 (1988): 612–14.) Многие поддержали данный вопрос, включая Кевина Занли и Норма Слипа: K. Zahnle et al., «Cratering Rates in the Outer Solar System,» Icarus 163 (2003): 263–89; F. Tera et al., «Isotopic Evidence for a Terminal Lunar Cataclysm,» Earth and Planetary Science Letters 22, no. 1 (1974): 1–21. Проблему источников подобных ударов в недавнем времени обсуждали вновь. При этом учитывалось и возможное смещение внешних планет через несколько миллионов лет после столкновений (время, датируемое прохождением Солнца его главной последовательности): W. F. Bottke et al., «An Archaean Heavy Bombardment from a Destabilized Extension of the Asteroid Belt,» Nature 485 (2012): 78–81; G. Ryder et al., «Heavy Bombardment on the Earth at -3.85 Ga: The Search for Petrographic and Geochemical Evidence,» in Origin of the Earth and Moon, R. M. Canup and K. L. Tighter, eds. (Tucson: University of Arizona Press, 2000): 475–92.

31

О происхождении земной атмосферы было написано много книг, www.amnh.org-leam-pd-earth-pdf-evoliition_earth_atmosphere.pdf — хороший веб-сайт, посвященный роли живых организмов в этом процессе. Статья на тему: K. Zahnle et al., «Earths Earliest Atmospheres,» Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 2, no. 10 (2010).

32

Наши студенты часто улыбались, когда мы заговаривали об испарении океанов из-за «астероидов размером с Техас». В те времена еще Джордж Буш-младший был президентом. С тех пор, однако, наша концепция приобрела немного другой, научный оттенок. Понятным языком об этом написано здесь: www.breadandbutterscience.com/CATIS.pdf.

33

Концентрация углекислого газа в составе ранней атмосферы Земли — вопрос довольно трудный. На данный момент не существует каких-то прямых методов определения этих концентраций. Источник: Walker, «Carbon Dioxide on the Early Earth,» Origins of Life and Evolution of the Biosphere 16, no. 2 (1985): 117–27. Что касается фанерозоя (время «видимой жизни»), на эту тему есть два основных труда: D. H. Rothman, «Atmospheric Carbon Dioxide Levels for the Last 500 Million Years,» Proceedings of the National Academy of Sciences 99, no. 7 (2001): 4167–71, и D. Royer et al., «CO, as a Primary Driver of Phanerozoic Climate,» GSA Today 14, no. 3 (2004): 4–15. Другие необъясненные понятия, упомянутые в главе, хорошо описаны в следующем источнике: L. Kump et al., The Earth System, 3rd ed. (Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2009). В этой потрясающей книге поясняется так называемая «наука о Земле». В ней отражены рассуждения об углеродных циклах, о которых мы упоминали, а также приведены обсуждения других процессов, ведущих к образованию жизни.