Крыса размером с кабана: как концентрация урана могла повлиять на биосферу Земли

Когда физики обнаружили явление радиоактивности, горизонты науки неимоверно расширились. Например, биологов и антропологов заинтересовал вопрос, как в далеком прошлом радиация влияла на органический мир. Как получились двухметровая курица и крыса размером с кабана — ​может, все дело в концентрации урана? Хоть снимай сиквел «Затерянного мира» с новой версией эволюции жизни на плато в бассейне Амазонки, где герои Конан Дойла наткнулись на динозавров и птеродактилей.

Второй после углерода

В далеком геологическом прошлом Земли радиоактивные элементы валялись буквально повсюду. Исходя из периода полураспада урана точно известно, что на начальном этапе развития биосферы (3,5–4 млрд лет назад) урана было в два раза больше. Уровень радиационного воздействия на живые организмы превышал нынешнюю норму как минимум в три раза. Впрочем, и сегодня во многих районах планеты концентрация урана в почве и воде превышает норму в 15 раз.

Неопровержимо установлено: 1,8 млрд лет назад на территории Африки работали природные реакторы на медленных нейтронах, в которых долгие годы бесперебойно выгорал уран‑235. Скачки радиации в тех местах достигали неимоверных значений.

В начале 1980‑х советские и западные ученые выдвинули робкую версию, что концентрация урана в древнем Мировом океане и повсеместные очаги радиоактивности на суше сильно повлияли на биосферу планеты. Флора и фауна постоянно мутировали. После долгих исследований эта робкая версия получила статус рабочей гипотезы.

Сегодня любой школьник знает: все живые организмы планеты Земля состоят преимущественно из углерода. Это называется «углеродная основа жизни». Однако уран является вторым после углерода элементом с повышенной биологической активностью (организм накапливает и использует определенный элемент в процессах жизнедеятельности). То есть уран необходим для нормальной жизнедеятельности растений и животных. Правда, его точная роль в организме пока не установлена.

Загадки флоры и фауны

Теория типов Кювье и эволюционная теория Дарвина рассказывают нам о внезапной многократной смене флоры и фауны в истории старушки Земли. Это подтверждают многочисленные археологические раскопки. Однако столь частую (в историческом плане) и резкую смену флоры и фауны ученые объяснить не могли.

Современные исследователи говорят, что причиной может быть изменение уровня радиоактивности в биосфере. В 1980‑е выдающийся советский геолог и геохимик Сергей Неручев собрал много интересной информации на эту тему и опубликовал ее в книге «Уран и жизнь в истории Земли».

Кандидат биологических наук ведущий научный сотрудник кафедры высших растений биологического факультета МГУ им. Ломоносова Владимир Мурашев говорит, что смене животного облика планеты всегда предшествовало изменение растительного мира. То есть план переустройства биосферы прост: если растения меняют свой состав, мы неизбежно меняемся вместе с ними.

В отличие от животных, эмбриональное состояние у растений длится всю жизнь. Еще со школьной скамьи мы знаем, что в эмбриональном состоянии закладываются параметры будущего организма: пол, рост, окрас и проч. Растения могут меняться практически молниеносно на протяжении всей своей жизни. В зависимости от обстоятельств в них запускаются механизмы приспособления.

У растения работают только 4 % генома — ​остальные 96 % подключаются в экстремальных условиях, говорит Владимир Мурашев. В качестве примера он приводит историю, как российские ученые подвергли воздействию мутагена обыкновенную кукурузу. В результате вырос невысокий куст без початков и метелки. В пазухах листьев этой «кукурузы» образовались два цветочка. Растение пустило огромное количество побегов. Вот так ученые помогли проявиться скрытой части генома.

Эпоха гигантизма

Многие считают, что самыми большими существами на Земле были динозавры — ​однажды они вымерли, и с тех пор животный мир обрел знакомые нам размеры и очертания. Но это не так.

Есть период, который палеонтологи называют эпохой гигантизма. Примерно тогда появились и предки современного человека. Им не позавидуешь. Например, курица вырастала до 2 м ростом. Это вроде бы хорошо: много мяса и яиц. Но бегала эта курица со скоростью 70 км/ч, обладала отменной реакцией и была плотоядной. Догоняла и рубила жертву мощным клювом, больше похожим на топор. Встретившись с этим монстром, наш предок-­охотник не знал, кто кем пообедает. Как говорит выдающийся палеонтолог и автор множества книг Кирилл Еськов, древняя курица могла охотиться на мелких лошадей. Они в ту пору не превышали размером современного поросенка. Шныряли под кустами и корягами. В московском Палеонтологическом музее им. Орлова Российской академии наук выставлен скелет археоптерикса — ​одного из предков этой курицы.

Крысы вызывают панику у многих людей. Хотя в целом это маленький, тихий и беспечный зверек, который большую часть времени предпочитает играть. Бессознательный ужас перед грызунами можно объяснить одной интересной гипотезой. Как рассказывает Кирилл Еськов, крысиные предки были размером с хорошего кабана и питались исключительно мясом. Своими резцами запросто перекусывали дерево толщиной с человеческую ногу.

Знакомый нам вид голубей, так называемый помойный, с годами тоже сильно измельчал. Голубь в эпоху гигантизма вырастал под 1,5 м и был злобен, как гиена. Его клюв мог соперничать с зубами и когтями мелких хищников. Если бы эти голуби жили сегодня, то не ждали бы смиренно случайного пропитания, а совершали бы налеты на магазины, отбивали бы еду у детей и старушек. И назвать эту птичку голубем мира ни у кого бы язык не повернулся.

Спросите, откуда такие подробности? Большие голуби благополучно жили до нашего времени на острове Маврикий в Индийском океане. Пока однажды, в 1598 году, туда не приплыла голландская эскадра из восьми кораблей под командованием адмирала Якоба ван Нека. Моряки решили запастись провиантом и перебили всех этих голубей, а заодно и громадных черепах.

Предки ворон не уступали по размерам (и чуть-чуть уступали по летным возможностям) самолету-истребителю. Появление вороньей стаи над древним поселением вполне можно сравнить с авианалетом. В Африке орлы пикируют и нагло отнимают продукты у туристов, которые решили пообедать на природе. Представьте, что творили гигантские вороны?
Впрочем, над некоторыми животными эволюция проделывала опыты с прямо противоположным результатом. Долгие годы маленькие слоники и лошадки терпели обиды от огромных кошек, ворон, свиней и крыс, пока у матушки-природы вдруг что-то не щелкнуло на генетическом уровне.

Бактерии дышат ураном

Итак, ученые уверены, что уран активно участвует в жизнедеятельности организмов на нашей планете. Но вот как именно — ​пока загадка.

Не так давно исследователи обратили внимание на бактерии рода Geobacter. Эти «живчики» дышат ураном. Справочник геолога по поискам и разведке месторождений урана за 1989 год рассказывает, что в природе уран бывает только четырех- или шестивалентным. Все соединения четырехвалентного урана нерастворимы в воде. У бактерий Geobacter есть нитевидные отростки, они электропроводны, как металлические нанопроволоки. Этими «ручками» бактерии делают растворимый шестивалентный уран нерастворимым четырехвалентным, получая энергию. Уран выпадает в осадок, что предотвращает распространение радиации в грунтовых водах.

Другие братья наши меньшие, метилотрофные бактерии, включают радиоактивные металлы в свои ферменты. Настоящие гурманы, они едят искусственно созданные трансурановые элементы америций и кюрий.

Все эти бактерии ученые собираются использовать для очистки радиоактивных и других загрязнений. Например, Geobacter помимо урана питаются нефтяными соединениями и хлорированными растворителями. Поэтому, когда говорят, что эволюция не видна, она остановилась, — ​не верьте. По историческим меркам она несется вперед на всех парах.

Кстати

Авария на Чернобыльской АЭС стала огромной бедой для всего человечества. Но с точки зрения науки зона отчуждения превратилась в уникальный природный заповедник. Эволюцию там можно пощупать своими руками. Например, испанские исследователи в 2016 году нашли в зоне отчуждения лягушек квакш с черной кожей. Такой окрас придает большое количество меланина, защищающего земноводное от радиации. Чернобыльские волки каждый день получают дозу радиации в шесть раз больше допустимой, однако не болеют лучевой болезнью и раком. Отличия от собратьев найдены у чернобыльских птиц, червей и собак. Возможно, эти исследования однажды изменят подход к лечению онкологии и других болезней у людей.

Поделиться
Есть интересная история?
Напишите нам
Читайте также:
Люди
Управляя структурой: ученый рассказал о создании жаропрочных материалов
Новости
Перевозки FESCO между Петербургом и Азией выросли на 9 %
Новости
РАН выбрала вариант ликвидации фенольного отстойника в Бурятии
Главное Технологии
Радиохимики создали новые плавители для изоляции радиоактивных отходов
Главное
В одной подлодке: как ликвидируют ядерное наследие на Северо-Западе России
Федеральный номер «Страна Росатом» №28 (684)
Скачать
Федеральный номер «Страна Росатом» №28 (684)

Как ликвидируют ядерное наследие на Северо-Западе России — стр. 6

Беспечные технологии: радиохимики предлагают новые плавители для изоляции РАО — стр. 12

Дневник стажера программы «Нейтронно-физический комплекс» — стр. 20

Скачать
Последние записи
Показать ещё