Естественно, мы здесь не смогли перечислить еще многих других процессов связи между живым веществом природы и минеральным субстратом, играющим косвенно роль источника энергии.
Таким образом, органическая жизнь в природе в ее наиболее примитивных бактериальных формах оказывается теснейшим образом связанной с веществом земной коры. Поэтому было бы совершенно правильно трактовать все подобные материалы, как относящиеся к новой науке - геологической микробиологии. Советские ученые, начиная с В. С. Буткевича, А. И. Самойлова, В. И. Вернадского и Б. Л. Исаченко, уже внесли большой вклад в создание основ этой науки. Интересные и практически важные работы по геологической деятельности микроорганизмов ведутся в Институте микробиологии АН СССР С. И. Кузнецовым и группой его сотрудников, которым удалось значительно продвинуть решение многих вопросов геологической микробиологии.
Множество интересных вопросов, связанных с древней природой, уже разрешено. В данном случае мы могли бы обратить внимание на роль древних организмов как создателей тех или других веществ, в водных средах прошлого, захороненных в горных породах или же принявших характер горных пород. Так, мы знаем, что из вещества наземных и водных растений в геологическом прошлом Земли образовывались различные типы каменных и бурых углей, минерального топлива. Простейшие формы жизни - бактерии и простейшие животные - фораминиферы создавали на дне водных бассейнов отложения извести, из которых потом получались твердые горные породы известняки и мраморы.
Долго казалось загадочным происхождение нефти и горючих газов в недрах. Одни ученые считали, что эти вещества первично в виде простого газа метана (углеводородный газ СН4) являются остаточным компонентом древнейшей атмосферы Земли, еще космической атмосферы, как остаток той атмосферы, которая создалась вокруг нашей планеты во время ее образования, другие - что нефть и газ есть продукты преобразования органического вещества, остатков организмов, в основном различных групп водорослей, в результате его разложения и преобразования при участии соответствующих групп бактерий.
Выяснено, что в древнейших водных бассейнах нашей планеты жизнь на ранних этапах ее развития особенно обильно и разнообразно была представлена бактериями и водорослями. Первые перерабатывали местами и временами огромные массы железа, марганца, серы, азотных соединений, образовывали "осадочные" железные и марганцевые руды, серные руды, свободный азот и т. д. Вторые благодаря энергии солнечных лучей накапливали огромные массы органического вещества за счет углекислоты и воды. При этом за счет воды выделялся в водную среду и атмосферу кислород. Так и возникла современная атмосфера Земли, как известно состоящая на четыре пятых из азота и на одну пятую из кислорода.
Отмиравшее водорослевое вещество в водной среде или уже в осадках разрушалось бактериями. В условиях отсутствия кислорода это разрушение не было полным. При этом образовывались углеводородные газы (соединения углерода с водородом в разных пропорциях). Эти газы частично могли уходить в древнюю атмосферу, растворяться в древних водах. Остатки водорослей в толщах рыхлых осадков на дне бассейнов и углеводородные вещества захоронялись то скученно, то рассеянно и, таким образом, оказывались при погружениях участков земной коры на разной глубине. Будучи более легкими, чем вода, эти вещества всегда были склонными к стремлению перемещения вверх, к земной поверхности в сторону меньших давлений. Местами они встречали препятствия в виде более плотных пород и потому там накапливались. При этом происходило часто их преобразование в более тяжелые углеводородные соединения, в тот сложный комплекс веществ, который мы знаем под названием "нефть" - "кровь" Земли.
Ранее считалось, что чем древнее какая-нибудь нефтеобразующая, нефтеносная толща осадочных пород, тем благоприятнее ее скопления (месторождения) в отношении количества. Так, более ста лет назад разрабатывались на территории Европы нефтяные месторождения Карпат и Кавказа, имеющие возраст в несколько десятков миллионов лет (меловые и третичные отложения). Потом с конца 20-х годов на территории СССР были открыты месторождения нефти и газа, гораздо более древние,- Волго-Уральская нефтяная провинция - "Второе Баку" с возрастом нефтематеринских отложений около трехсот и более миллионов лет (девонские отложения). Несколько лет назад были открыты в Восточной Сибири месторождения нефти и газа в осадочных породах морского происхождения возраста около пятисот пятидесяти миллионов лет (нижнекембрийские отложения). При этом последние оказались не связанными единством происхождения с вмещающими породами (песчаниками и доломитами).
Выяснено, что в наиболее древние геологические времена на территории Восточной Сибири располагались обширные моря, в которых особенно обильно развивались морские водоросли. Остатки этих водорослей часто облекались корками извести и сильно известковистой воды бассейнов. Органическое вещество такого происхождения за сотни миллионов лет суммарно накапливалось (условно подсчитывая) в толщи в сотни метров. Последующее погружение древних (докембрийских) толщ в недра Земли, где господствуют высокие давления и повышенная температура, способствовали движению углеводородов вверх. Так, в ряде районов так называемой Сибирской платформы, между Енисеем и Леной, к северу от Восточного Саяна и Байкальского нагорья в кембрийских отложениях сформировались месторождения нефти и горючего газа.
Итак, органические вещества не могли не образовываться химическим путем при участии физических (электрические разряды атмосферы, ультрафиолетовые лучи Солнца) и химических (уплотнение, синтез молекул) явлений в более сложные соединения (в белковые, в аминовые и нуклеопротеиновые кислоты) А это при участии химической или лучистой энергии должно было привести к возникновению жизни. При этом роль жизни в геологических процессах оказывается по материалам геологов и палеонтологов очень значительной.
Первичные формы жизни и их эволюция
Для первичных организмов Земли среда была столь же благоприятной, как и для, существующих сейчас,- современная среда их жизни. В жидких средах биосферы - в почвенной влаге и в прибрежной водной среде - возникали организмы, условия питания и жизни которых были различны. Состав первичной биосферы, несомненно, определял и состав организмов. Это были потребители углеводородных соединений и аммиака: серные бактерии - окислители сероводорода вулканического происхождения, водородные бактерии - окислители молекулярного водорода и т. д. Такие группы организмов прекрасно представлены и в современном бактериальном мире. Появились же их предки в то время, когда они были лучше всего обеспечены питанием. Вообще можно полагать, что эти группы живых существ во все геологические времена на Земле были в достаточной мере обеспечены пищей и что естественный отбор быстро привел к выработке устойчивых биохимических форм. Многие из этих групп расселились потом шире и глубже. В частности, распространились они и в недра Земли, где стабильные условия не давали им особых стимулов для проявлений изменчивости.
Отмеченную группу микроорганизмов можно считать древнейшей группой живых существ на Земле, размах жизнедеятельности которой уже на ранних этапах ее развития, вероятно, быстро приобрел планетарный характер. Эти организмы способствовали сокращению в биосфере исходных запасов аммиака, водорода, метана, сероводорода. Они потребляли и углекислоту, хотя запасы последней в общем все же увеличивались за счет выделения из недр Земли.
Зарождение фотосинтезирующих бактерий и одноклеточных микроскопических водорослей, подобных тем, которые составляют в основном морской и пресноводный фитопланктон, было событием большого геологического значения. Имеющиеся в настоящее время находки остатков бактериальных организмов, начиная С отложений возраста 3100 млн. лет, на разных стратиграфических уровнях докембрия датируют время их возникновения и начала интенсивного развития. Бактерии содействовали накоплению в биосфере высокоорганизованных углеродных соединений, водоросли приводили к обогащению биосферы свободным кислородом с одновременным обеднением ее углекислотой.