Бактериальная палеонтология

Чт, 05/28/2015 - 11:40

Одонтогриф (желтые черви); морское перо (чарния); элдония; планктонные акритархи


Строматолиты («каменные ковры») — старейшие останки живых существ, очень тонкие прослойки в камне с особой микроструктурой


Желтый бактериальный мат из источника в Йеллоустоунском национальном парке


Современные (а) и раннекембрийские (б) цианобактерии. Фото из статьи А.Ю. Розанова «Ископаемые бактерии, седиментогенез и ранние стадии эволюции биосферы»



После того, как в первой четверти XIX в. англичанин Уильям Смит основал науку стратиграфию, его последователи создали довольно стройную картину постепенного развития жизни на Земле. Слой за слоем естествоиспытатели изучали найденные в породах окаменелые скелеты живых организмов, восстанавливая картины прошлого, пока не добрались до слоя, ниже которого подобные находки не попадаются. Эпоху, когда на нашей планете, очевидно, возникли первые существа с твердыми скелетами, способными сохраняться в породе, называют кембрийским геологическим периодом. Как установили со временем, он начался около 570 млн. лет назад. Выше этой временной границы ученые уже в XIX в. имели довольно богатый материал для исследований, тогда как ниже все терялось во мраке неизвестности. Однако кембрий едва ли мог считаться моментом возникновения жизни. Обнаруженные в этом слое организмы были слишком сложны и многообразны и явно были продуктом длительного развития. Другое дело, что, не имея твердых скелетов, предки кембрийских организмов истлевали, как тогда полагали, без следа.

В связи с этим рассуждением возникло два новых научных термина. Временной промежуток с начала кембрийского периода и до наших дней стали называть фанерозоем — эрой явной жизни, а предшествующую эпоху криптозоем — эрой скрытой жизни. То есть, на основе умозаключений делали вывод о том, что жизнь существовала, но прямого и наглядного подтверждения этому получить не надеялись, оперируя лишь косвенными свидетельствами и математическими моделями.

Но по мере того, как развивались технологии и методы исследований, термин криптозой все больше приобретал условный характер. Как выяснилось, следы в геологических породах способны оставлять и мягкие органические ткани, и даже бесскелетные одноклеточные организмы микроскопических размеров. Старейшие останки живых существ представляют собой находимые в камне очень тонкие прослойки с особой микроструктурой — строматолиты, в переводе с греческого — «каменные ковры». Наслаиваясь, они образуют колонки или холмики. Впервые эти характерные образования обратили на себя внимание ученых в 30-е годы XX в., однако выводы об их биогенной природе были сделаны не сразу. Лишь со временем исследователи пришли к заключению, что строматолиты возникли в результате жизнедеятельности микроорганизмов, населявших нашу планету миллиарды лет назад. Бактериальные пленки покрывали значительные участки дна первобытного океана, что отразилось в структуре сформировавшихся тогда осадочных пород.
Окончательно в этом мнении утвердились, когда выяснилось, что при наличии определенных условий бактериальные пленки, или, как их еще называют, «маты», формируются и в наши дни. Правда, теперь, когда вся земная экосистема претерпела грандиозные изменения, найти места, где они по-прежнему процветают, непросто. Одним из таких мест, где можно наблюдать эти живые окаменелости, является залив Шарк-Бей (Акулья бухта) на западе Австралии. Холмики, напоминающие по форме грибы, хорошо видны при отливе, по всей полосе прибоя от прибрежных вод глубиной до пяти метров до самого берега. Сверху они красноватого цвета. Сравнение структуры современных органических образований и древних строматолитов дает палеонтологам очень много информации к размышлению. Работа исследователей облегчается тем, что живые бактериальные маты фоссилизируются (превращаются в окаменелости) чрезвычайно стремительно. Иногда нескольких часов довольно, чтобы пронаблюдать весь процесс в действии. На пленку, состоящую из микроорганизмов, выпадает осадок мельчайших минеральных кристалликов, следующий слой одноклеточных нарастает уже поверх них. Когда органика окисляется, на минеральной прослойке остается ее точное рельефное изображение, которое сохраняется до тех пор, пока существует порода.

В 90-е годы XX в. бактериальная палеонтология сформировалась в отдельную отрасль науки. Признанным корифеем и одним из основоположников данной области является директор Палеонтологического института РАН Алексей Юрьевич Розанов.

Первое время считалось, что прекрасная сохранность характерна для микроорганизмов только в кремнистых породах. Электронная микроскопия для исследований ископаемых микроорганизмов почти не применялась, поскольку «кремнистые биоты» могли в основном изучаться в шлифах с помощью оптического микроскопа. Широкое использование сканирующего микроскопа началось с изучения микроорганизмов в кембрийских фосфоритах Монголии. Опыт предыдущей работы с фосфатными окаменелостями (так называемыми мелкими скелетными ископаемыми) из пограничных отложений докембрия и кембрия навел на мысль о необходимости предварительного непродолжительного (обычно несколько секунд или минут) травления породы слабыми кислотами. В результате резкой разницы в растворимости карбонатов, фосфатов и кремнистой составляющей образуется рельеф, позволяющий прекрасно рассматривать ископаемые объекты.

Другие материалы рубрики


  • Когда в позапрошлом веке ученые, одного за другим, начали извлекать из земли вымерших в незапамятные времена огромных животных: мегалозавра, игуанодона, гилеозавра и т. д., им прежде всего бросилось в глаза сходство в строении костей с современными рептилиями: ящерицами и крокодилами. Вот и получила эта группа ископаемых существ название «чудовищные ящерицы» — динозавры. Более столетия в ученых кругах господствовало мнение, что и по образу жизни, и по физиологическим своим особенностям динозавры ближе всего стояли к нынешним пресмыкающимся. Считалось, что они были холоднокровными, т. е. температура их тела зависела от температуры окружающей среды. При реконструкции внешнего облика динозавров их, как правило, изображали покрытыми голой чешуйчатой кожей. Но палеонтологические исследования в конце XX — начале XXI вв. внесли существенные коррективы в это устоявшееся представлени

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Еще полвека назад большинство антропологов рассматривало эволюцию человека как линейную последовательность видов: Homo habilis (человек умелый) — Homo erectus (человек прямоходящий) — Homo neanderthalensis (человек неандертальский) — Homo sapiens (человек разумный). Первый представитель рода «людей» Homo habilis появился в Африке на рубеже 2,5 млн лет назад. Около 2 млн лет назад часть популяций сменивших его Homo erectus покинула африканскую «колыбель» и вышла на просторы Евразии. Это была первая волна древних миграций человека. Около 600 тыс. лет назад с Черного континента в Евразию пришла вторая волна, приведшая к формированию в Европе вида, наиболее близкого к современному человеку, — неандертальцев.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • Об этом открытии, сделанном на о. Флорес (небольшой остров в Индонезийском архипелаге между Явой и Тимором), вот уже три года говорит весь научный мир. Ну ладно, для тех, кто все еще не знает: группе австралийских исследователей удалось обнаружить в гроте Лианг Буа на глубине 6 м останки нескольких человекоподобных существ, геологический возраст которых составлял от 12 до 18 тысяч лет. Рост самого крупного из «найденышей» (взрослого!) достигал… примерно одного метра. Неудивительно, что им тут же было присвоено неофициальное название «хоббиты»!

    Общее число обнаруженных «хоббитов» колеблется, по разным подсчетам, в пределах 7–10 особей (некоторые останки разрознены, поэтому трудно определить, относятся найденные кости к одному или разным экземплярам). В тех же слоях были найдены каменные орудия, следы огня и остатки употреблявшихся в пищу животных. Нижняя граница этих находок, правда, отодвигается до 80 тыс. лет, а вот «потолок» никак не древнее тех же 12 тыс.; может быть, даже ближе к нашему времени..
    Собственно, человеческие останки такой древности — далеко не редкость. И малорослых групп (правда, не настолько малорослых!) среди Homo sapiens тоже немало. Проблема заключается в том, что обнаруженные существа НЕ принадлежат к виду Homo sapiens! К роду Homo, человек — да, несомненно. А вот все остальное…

    В публикациях, всколыхнувших научный мир, приводились фотографии хорошо сохранившегося черепа одного из первых «хоббитов», пол которого был определен как женский, а индивидуальный возраст — около 30 лет. Размер головы этой дамы лишь немного превышает величину крупного грейпфрута, а объем мозга составляет 380 см3: как у шимпанзе. Кроме «уменьшения», достаточно заметны и примитивные признаки: низкий свод черепа, развитые надбровные дуги и прогнатное (выступающее) лицо при скошенном подбородке.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Особенно популярна была такая причуда в Англии. Там возникла даже небольшая профессиональная группа, зарабатывающая на жизнь сбором и продажей окаменелостей. К этой категории принадлежала семья Эннинг, проживавшая в маленьком приморском городке Лайм-Реджис на юге Англии. Эннинги держали небольшую лавку, в которой торговали подобными диковинками. Товар для нее они собирали в прибрежных утесах, привлекая к этой весьма увлекательной работе своих многочисленных детей. Одна из девочек, по имени Мэри, проявила особый талант к поиску окаменелостей. Говорили, что ей достаточно постучать по скале, чтобы определить, не содержатся ли там останки древних животных или растений. Бытует мнение, что именно об этой девочке была придумана известная английская скороговорка: She sells sea-shells on the sea-shore. В 1811 г. двенадцатилетняя Мэри Эннинг обнаружила близ Лайм-Реджис вмурованный в прибрежную скалу скелет невиданного чудища. Чудище было 6 метров в длину и на первый взгляд напоминало хищную рыбу, но в действительности имело целый ряд характерных отличий в строении, указывающих на то, что это — гигантская рептилия.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Узнаете цитату? «Правый глазной (рабочий) зуб графа Дракулы Задунайского» (я не Кювье, но, судя по по этому зубу, граф Дракула Задунайский был человеком весьма странным и неприятным)». Так рассуждал про себя молодой программист Саша Привалов, герой знаменитой повести Стругацких «Понедельник начинается в субботу», рассматривая экспозицию музея при научно-исследовательском институте Чародейства и Волшебства.
    Упомянутый в этой цитате Жорж Кювье был одной из наиболее значимых фигур в науке первой половины XIX в. Для многих образованных людей этого блестящего столетия он стал фигурой культовой, почти сказочной. Будучи величайшим знатоком зоологии и cравнительной анатомии того времени, естествоиспытатель включил в сферу своих научных интересов также изучение ископаемых останков, находимых в земле. О Кювье рассказывали, что ему достаточно увидеть один зуб животного, чтобы воссоздать весь его облик. Если быть точным, то сам зоолог говорил о своем умении «распознавать род и различать вид по одному обломку кости».

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • Они царствовали на Земле 160 миллионов лет. Для сравнения – история человека едва ли превышает 1 миллион лет. Они торжественно маршировали по нашей планете длительный промежуток времени даже по астрономическим понятиям. И исчезли практически мгновенно. Пришедших им на смену отделяло от этих монстров такая пропасть времени, которую трудно себе представить биологическому виду. Но вопрос о том, что стало истинной причиной исчезновения динозавров, будоражит умы не только публики, но и ученых, поскольку, как ни удивительно, разрешение этой загадки имеет самое непосредственное отношение к эволюции и происхождению млекопитающих, а значит, и к человеку.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Всю историю палеонтологической науки принято делить на два периода: додарвиновский и последарвиновский. Границей между этими двумя периодами считается 1859 г. — год опубликования знаменитой книги Чарльза Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь». Этот эпохальный обобщающий труд произвел революцию в естественнонаучном мировоззрении. Теперь находка любого ископаемого организма осмысливалась на совершенно ином уровне.
    В 1859 г. Дарвину было 50 лет, и на большинстве широко известных портретов автора «Происхождения видов» мы видим солидного cедобородого ученого. Между тем Чарльз Дарвин отнюдь не был кабинетным затворником, проводящим все свое время в окружении книг. Его жизнь была полна захватывающих приключений. Кроме обобщающих работ, на счету Дарвина целый ряд интересных полевых исследований, в том числе и палеонтологических. Свою научную деятельность он начал с кругосветного путешествия.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • В первой трети XIX в. ученые предпочитали объяснять наличие в геологических породах останков нескольких ископаемых фаун с помощью так называемой теории катастроф, или катастрофизма (не путать с математической теорией того же названия). Согласно этой теории, животные и растения на Земле существовали в неизменном виде с момента Сотворения и до тех пор, пока на их головы не обрушивался некий глобальный катаклизм — и гигантские волны погребали под мощным слоем ила, песка и глины все живое. Или огнедышащие вулканы заливали земную поверхность лавой и засыпали горячим пеплом. После этого на нашей планете возникала совершенно новая жизнь, что предполагает повторный акт Творения. Впрочем, почитающийся отцом-основателем теории катастроф Жорж Кювье на многократном Творении не настаивал. Он считал, что новые виды переселялись в ставшие безжизненными области из отдаленных районов, не затронутых стихийным бедствием. Спустя какое-то время эти районы в свою очередь были поражены катаклизмом и исчезли в морской пучине без следа. Вот почему новые виды появились словно бы ниоткуда.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • В 1851 г. в Лондоне по инициативе принца-консорта Альберта, супруга королевы Виктории, состоялась Первая Всемирная промышленная выставка, которую ее современники называли также Всемирным конгрессом продуктов и производителей. Для размещения экспонатов предполагали построить специальное здание, в связи с чем был объявлен конкурс проектов. Множество эскизов отвергли на том основании, что их архитектурный стиль был слишком традиционным, тогда как по замыслу устроителей предназначенное для выставки здание должно было отличаться «такой особенностью, которая отражала бы современный уровень развития строительной техники в Англии».
    Наконец, архитектор и управляющий садами герцога Девонширского Джозеф Пакстон предложил проект, который ошеломил всех. Он полагал, что сооружение, призванное быть символом достижений прогресса, должно быть построено не из камня, а из стекла и металла.
    Детище Пакстона, возведенное за считанные недели в лондонском Гайд-парке, вошло в историю по названием Хрустальный Дворец и в настоящее время упоминается во всех учебниках по строительному искусству. Уникальное сооружение для своего времени, оно положило начало целой эпохи в архитектуре и стало образцом для проектировщиков выставочных павильонов на многие годы вперед.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • ...Динозавры, которые были раскопаны в Нигере, были так необычны, что понадобилось почти два года, чтобы классифицировать их. Первым было найдено существо с гребнем на спине и зубами, похожими на зубы крокодила, которое рыбачило в реках Западной Африки сто миллионов лет тому назад. Затем ученые открыли примитивного длинношеего ящера, который был "живым ископаемым" уже сто миллионов лет тому назад, когда он бродил по африканским болотам. Фактически, он выглядел на сорок миллионов лет старше. Последним был Нигерзавр, загадочный растительноядный ящер с головой, похожей на лопату, и сотнями зубов, который выглядел удивительно причудливым даже для видавших виды палеонтологов. С другой стороны, в Африке отсутствовали типичные для более северных районов формы рептилий, так что в некотором смысле это был "затерянный мир".

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3