Текст книги "Кости: скрытая жизнь. Все о строительном материале нашего скелета, который расскажет, кто мы и как живем"

Так какое же все это имеет отношение к нашим крохотным хордовым приятелям? В своей «Удивительной жизни» Гулд утверждал, что без массового вымирания причудливых кембрийских видов нашим протопозвоночным предкам пришлось бы по-другому адаптироваться и приспосабливаться. Это кардинально изменило бы ход эволюции, сделав появление Homo sapiens маловероятным, а то и вовсе невозможным. Тем не менее нам известно, что никакого вымирания в конце кембрийского периода не было и наше происхождение на самом деле еще более удивительно. Протопозвоночные продолжали влачить свое существование в мире беспозвоночных, подергивая своими крошечными миомерами, чтобы спастись от ненасытного аппетита соседей. Случайная череда событий, которая привела к нашему появлению, по-прежнему не дает покоя ученым. Если бы древние хордовые вымерли – или если бы их хорда образовалась, скажем, снизу, а не сверху, или начиналась бы с хвоста, а не с головы, – то эволюция могла бы пойти совершенно другим путем, лежащим, возможно, за пределами нашего воображения. Тем не менее благодаря удачливому выживанию столь многих кембрийских созданий наша предыстория стала значительно интересней. Теперь утверждение, будто пикайе попросту повезло, кажется чуть ли не оскорблением. Она по-настоящему боролась за свое выживание и преуспела в этом. Нечто другое, до конца еще не изученное, происходило в те времена, когда в океанских глубинах расцвела новая жизнь и появившиеся хордовые постепенно взяли верх над правившими древним миром беспозвоночными. И на этом фоне очередное случайное событие открыло еще более широкие возможности. Миру впервые предстала кость.

2. Да будет кость

В каждой науке есть свои знаменитости. Эйнштейн в физике. Мария Кюри в химии. Чарльз Дарвин в биологии. В палеонтологии же можно выделить сразу двух людей, настолько презиравших друг друга, что оба наверняка возмутились бы тем фактом, что невозможно упомянуть одного из них без другого – их звали Отниел Чарлз Марш и Эдвард Дринкер Коп.

Нескончаемая вражда между двумя охотниками за окаменелостями зародилась не сразу. На самом деле изначально они были друзьями. Молодые американские ученые решили стать палеонтологами-первопроходцами XIX века. Тогда эта наука еще не пустила академические корни в США, и ученые встретились, пытаясь почерпнуть всю возможную информацию по теме у немецких исследователей, после чего обосновались в академических кругах на Восточном побережье. Они не оставили после себя практически никаких документальных упоминаний об этих первых встречах, которые были, пожалуй, самыми мирными за всю их историю, – Коп в 1868 году пригласил Марша посетить один из мергельных карьеров на юге Нью-Джерси, богатый источник доисторических окаменелостей.

Это было притягательное место. Зеленый песок был богат минералом под названием «глауконит», который повсеместно использовался в качестве удобрения, и работавшие там рудокопы регулярно натыкались на останки созданий, населявших здешнее побережье более 66 миллионов лет назад. Некоторые, например черепахи и крокодилы, выглядели знакомо, однако здесь находили и останки динозавров, а также окаменелости гигантских морских ящеров – мозазавров. Как нельзя кстати для натуралиста, которого ждал для анализа и описания целый ископаемый мир, зажиточному Копу даже не приходилось копаться в породе самостоятельно. Все, что ему нужно было делать, – это платить рудокопам, чтобы они поаккуратнее обходились с образцами, на которые наталкивались, разрабатывая карьеры. Марш – амбициозный мужчина из богатой семьи, для которого дядя-меценат Джордж Пибоди основал музей при Йельском университете в 1866 году, – запросто мог позволить себе делать то же самое. Увидев научный потенциал ископаемых находок, поступающих благодаря связям Копа, Марш стал приплачивать рудокопам, чтобы они отправляли кости на север, в его коллекцию в Нью-Хейвен, а не на запад, в Филадельфию, где вел свою исследовательскую работу Коп.

Неудивительно, что вскоре разразился громкий скандал. Коп был в бешенстве от такого предательства Марша, и эта обида стала лишь первой в долгой череде взаимных нападок, продолжавшихся все последующие годы. Из-за своей гениальности и заносчивости они стали самыми неугомонными соперниками. Вся палеонтология как наука превратилась для них в инструмент сведения счетов – они телеграфировали описания обнаруженных видов за океан и тратили личные состояния, чтобы делать как можно больше публикаций в вечном стремлении переплюнуть друг друга.

Результаты их ожесточенной борьбы оказались не такими уж и плохими. Мир познакомился с такими звездами мезозойской эры, как трицератопс, бронтозавр и цератозавр, и все благодаря соперничеству ученых, которое преобразило и саму сущность палеонтологической науки. Коп и Марш не только стали одними из первых палеонтологов, разбирающихся в огромном разнообразии животных – вместо того чтобы сосредоточиться на какой-то одной группе, они в свое удовольствие описывали рыб, рептилий, амфибий, птиц и млекопитающих, – но еще они наняли и обучили многих людей, образовавших ядро следующего поколения палеонтологов. Тем не менее затаившаяся у Копа и Марша обида друг на друга оказалась настолько сильной и непреклонной, что в 1873 году редакторы научного журнала «Американский натуралист» – приобретенного самим Копом в качестве личного плацдарма для публикаций – в конечном счете отказались принимать новые статьи, подливавшие масла в огонь этого соперничества, сообщив читателям, что «противоречия между данными авторами стали носить сугубо личный характер, а [так как] «Натуралист» не собирается больше способствовать этому соперничеству, то в дальнейшем любые публикации будут разрешены лишь в качестве приложений, публикуемых за счет авторов» (13). Но это нисколько не помогло уладить разногласия между учеными. В 1890 году журнал New York Herald предал их конфликт широкой огласке, опубликовав статью с заголовком «Ученые ведут ожесточенную войну», что остальные палеонтологи восприняли как публичное опорочивание их профессии. В конечном счете проиграли оба. Десятилетия попыток переплюнуть друг друга истощили их личные сбережения практически до нуля, а стресс подорвал их здоровье. В 1897 году, лежа при смерти в своем личном музее в окружении окаменелостей и домашних рептилий, Коп не собирался признавать своего поражения. Он запланировал продолжить «костяные войны» и после смерти.

Никто достоверно не знает, от чего именно умер Коп. Нет никаких убедительных подтверждений слухам о том, что его сгубил сифилис, последствие интрижек молодости. Годами он страдал от хронических инфекций и проблем с мочевым пузырем, простатой и окружающими тканями, а лечился по большей части собственными силами. Несмотря на уговоры друзей, он и слышать не хотел об операции, которая могла бы облегчить его боли. По словам автора биографии, ученого-историка Джейн Дэвидсон, подобные операции тогда были в новинку, и Коп не мог смириться с перспективой остаться беспомощным инвалидом (14). Он просто продолжал принимать белладонну – препарат из ядовитого растения, который, возможно, ускорил его смерть, – и писать научные работы, до своего последнего дня не прекращая соревноваться с Маршем. А еще у него родился определенный план. Коп умер 12 апреля 1897 года, но успел бросить своему сопернику из Йеля биологический вызов, чтобы раз и навсегда установить, кто из них был величайшим палеонтологом.

Копа не интересовало, что станет с большей частью его плоти. Его мышцы и внутренние органы были кремированы, а прах выставлен в музее при Вистаровском институте в Филадельфии. Для других своих останков он запланировал иную судьбу. «Я завещаю, чтобы после похорон мое тело было предоставлено антропометрическому сообществу с последующим проведением вскрытия», – написал Коп в своем завещании, оговорив в качестве особого условия, что «мой мозг должен быть сохранен в их коллекции мозгов» для изучения в будущем. Так он бросил перчатку в последний раз. Он отдал свой мозг науке, чтобы его взвесили и измерили, убежденный, что серого вещества у него окажется больше, чем у Марша. Но заклятый враг Копа так на это и не клюнул. Марш был похоронен в 1899 году на кладбище, расположенном неподалеку от музея, которому он посвятил свою жизнь.

Вопреки слухам о его пропаже или краже мозг Копа по сей день покоится в своей жидкой гробнице в Вистаровском институте. Да и остальная часть главного натуралиста, как его называл его ученик Х. Ф. Осборн, находится неподалеку. Помимо мозга, Коп завещал науке свой скелет, хотя он и не был выставлен на всеобщее обозрение. Коп не стал посмертным зрелищем, подобно Гроверу Кранцу, что вполне соответствовало научному духу той эпохи. Динозавры и другие ископаемые создания предназначались для глаз ученых, а не общественности, и единственным динозавром, которого могла лицезреть широкая публика в Америке, был восстановленный скелет гадрозавра, утконосого динозавра, выставленный в академии естественных наук в 1868 году (15). Так что вычищенные кости Копа хранились под замком в качестве наглядного пособия для студентов-антропологов.

Практически вся жизнь и деятельность Копа сопровождались слухами и домыслами, не миновала такая судьба и его останки. Кто-то говорил, что настоящий череп Копа упал и разлетелся на множество осколков десятки лет назад, но на самом деле он и по сей день цел и невредим. Более того, у него было одно немного неожиданное и противоправное приключение, когда спустя столетие после смерти Копа фотограф Луи Психойос вместе со своим другом Джоном Кноббером ненадолго сбежал с черепом Копа, чтобы представить одного из первых палеонтологов его интеллектуальным потомкам из поколения «Икс» в своей книге «Охота на динозавров» (16). Еще более популярна история о том, будто бы Копу хотелось, чтобы его скелет стал голотипом – официальным типовым экземпляром вида – для Homo sapiens. Легко поверить, учитывая чрезмерное самолюбие ученого, однако это тоже лишь легенда. Кроме того, сама идея о том, что какой-либо отдельно взятый скелет может стать эталоном нашего вида, кажется странной. Голотип – это биологический стандарт, с которым сравниваются все остальные животные того же вида, однако с учетом разнообразия человеческих тел называть один скелет эталонным образцом человека весьма сомнительно. Вспомните об этом, когда в следующий раз окажетесь в супермаркете или кинотеатре. Осмотритесь вокруг и представьте любого из людей в качестве главного представителя нашего вида – своей индивидуальностью он определенно не сможет отразить все разнообразие человеческой расы. Ни один отдельно взятый человек не может олицетворять собой все человечество.

И тем не менее, подобно Кранцу, Коп – отличная отправная точка для путешествия, которое мы собираемся с вами совершить. Подобно нам, он был носителем около 206 костей, характерных для нашего вида с момента его первого появления на эволюционной сцене порядка 300 000 лет назад (17). Каждый человеческий скелет – в том числе и ваш – хранит в себе историю, уходящую корнями дальше, чем вы можете представить, он является частью континуума жизни, в котором все старое постоянно и постепенно изменяется, становясь чем-то новым. Сама структура нашего скелета – это мозаика, собиравшаяся на протяжении всей эволюции, от первого появления костной ткани до сегодняшнего дня. Эта история слишком громоздкая: чтобы ознакомиться с ней во всех подробностях, мы рассмотрим лишь несколько видов, которые помогут нам понять, как формировались, соединялись, терялись и изменялись кости, чтобы в конечном счете обрести форму, характерную для современного Homo sapiens. Если у меня все получится, то вы сможете взглянуть на свое тело и разглядеть в нем черты древней рыбы с мясистыми плавниками, сопящих примитивных малюток-млекопитающих, первых приматов, а также остальной нашей родни, с чьей внутренней структурой мы можем ознакомиться в залах музеев.

Когда имеешь дело со столь быстрыми и важными изменениями, сопутствовавшие им обстоятельства играют первостепенную роль, так что давайте отмотаем назад, к самому началу времен.

Наша вселенная родилась в результате Большого взрыва примерно 13,8 миллиарда лет назад. Обстоятельства этого события способствовали появлению основных элементов, из которых в итоге и сформировалась кость – равно как и все остальное. Затем с точки зрения нашей с вами истории наступило затишье, длившееся 9 миллиардов лет. Примерно 4,5 миллиарда лет назад зародилась наша планета путем слияния огромного количества космической пыли и газа. Спустя примерно еще 400 миллионов лет древняя Земля получила космический шлепок от протопланеты Тейи, в результате чего сформировалась планета, что у вас под ногами, а также Луна на ее орбите. Но даже тогда до костей было еще очень далеко. Непостижимая искра, спровоцировавшая появление жизни в известном нам с вами виде, вспыхнула лишь 3,7 миллиарда лет назад, и у первого организма не было каких-либо твердых частей, а значит, и шансов на попадание в палеонтологическую летопись. Мы знаем о существовании этих первых видов лишь потому, что они немедленно принялись менять окружающий мир – некоторые в процессе жизнедеятельности выделяли кислород, оставляя на камнях свою доисторическую подпись в виде полосок ржавчины. И на протяжении долгого-долгого времени жизнь вполне устраивало подобное состояние: дальше ковров из морских водорослей она и не думала заходить. Континенты двигались, климат менялся от жаркого к холодному и обратно, и жизнь разбрелась по всей планете, превратив ее в планету микробов (а если смотреть по численности, то она такой остается и по сей день). Тем временем, разумеется, происходили грандиозные перемены. Одни клетки объединялись с другими, создавая еще более сложные формы жизни, и у некоторых видов ДНК оказалась свернута в единое ядро вместо того, чтобы свободно болтаться по всей клетке. Вместе с тем для помешанных на окаменелостях фанатов вроде меня все было весьма скучным, пока примерно полмиллиарда лет назад не произошел кембрийский взрыв и появились такие организмы, как пикайя, аномалокарис и другие очаровательные создания из сланцев Бёрджес, положившие начало постоянному расширению разнообразия невероятных видов, которое продолжается и сейчас.

Но даже во времена пикайи кость была в лучшем случае отдаленной перспективой. Жизнь запросто могла бы обойтись и без нее, сложись окружающие условия иначе. Прототип кости появился лишь 455 миллионов лет назад, спустя 30 миллионов лет после завершения кембрийского периода, а кость в том виде, в котором она присутствует в нашем с вами скелете, дала о себе знать лишь 419 миллионов лет назад. Хотя мы и можем ткнуть своим костлявым пальчиком в эту дату, воскликнув: «Ага! Вот где начинается наша история», на деле зарождение костной ткани было не таким уж и грандиозным событием. Панцирные рыбы, первые обладатели костей, не особо болели за это нововведение и уж точно не стали хором требовать, чтобы их извивающиеся крошечные тельца незамедлительно покрыли этим новым и выдающимся строительным материалом. Если бы панцирные рыбы того времени могли что-то обсуждать – а из-за отсутствия у них челюстей это маловероятно, – то они приняли бы кость за проходящую моду. Кость стала эволюционной случайностью, которой посчастливилось оказаться невероятно прочной, гибкой и полезной в формировании удивительного зверинца сквозь глубину времен.

Именно кость сделала возможным и наше существование, и существование многих животных, которыми мы восхищаемся. Она составляет структурную основу для большинства морских рыб и вернувшихся в воду созданий, а кроме того, кость стала решающим фактором для выхода наших предков на сушу. Если бы не костная ткань, в процессе эволюции не появились бы не только мы, но и наши любимые доисторические диковинки, которым требовалась надежная опора, чтобы противодействовать силе притяжения. Внутренний и гибкий костный скелет позволил динозаврам достигать всевозможных размеров, начиная от крох, сравнимых с колибри-пчелкой – не более пяти сантиметров в длину и весом два грамма, она легкая, словно перышко, – и заканчивая сорокаметровыми семидесятитонными титанами, во много раз превосходившими по размерам все, что когда-либо передвигалось по суше. Мамонты, гигантские ленивцы, саблезубые кошки – у всех структурной основой тела были кости, как и у любых других доисторических позвоночных, которых вы только сможете назвать. Без этого великолепного анатомического разнообразия форм и размеров, обязанных своему появлению кости, сухопутный ареал могли целиком занять членистоногие и другие беспозвоночные. Жизнь на Земле была бы совершенно другой и разворачивалась бы в куда меньшем масштабе. Вопреки тому, что можно увидеть во всяких нелепых голливудских ужастиках, сухопутные беспозвоночные никогда не смогли бы достичь тех же чудовищных размеров, до которых в итоге доросли позвоночные. В определенный период, когда содержание кислорода в атмосфере было гораздо выше, чем сейчас, действительно существовали гигантские стрекозы с полуметровым размахом крыльев, однако внешний скелет, в отличие от внутреннего, не позволяет животному достигнуть огромных размеров. С увеличением размера поддерживать все внутренние органы снаружи, а не изнутри, становится все сложнее. Муравей размером с лошадь из фильма «Они» или долгоносик размером с «Фольксваген»-«жук» немедленно лопнули бы, и все их внутренности посыпались бы наружу.

Кость же, находясь внутри нас, открыла возможности, которые иначе никак не реализовать. Хотя палеонтологи и не восхваляют кости изо дня в день и не молятся на них, я уверен, что они им благодарны. Кости обеспечили нас самыми ценными находками, показывающими, как менялась жизнь на протяжении веков. Возьмем, к примеру, акул. Хотя они и обладают скелетом, на самом деле он состоит из более мягкого материала – хряща (та штука, которая поддерживает кончик вашего носа и вытянутые уши). Таким образом, ископаемые находки останков акул ограничивались в основном зубами. В большинстве случаев они оказывались единственной частью тела этих животных, способной пережить разложение и окаменение. Кость благодаря входящим в ее состав твердым минералам зачастую сохраняется, когда от других тканей не остается и следа. Если бы в процессе эволюции не появились кости, если бы скелеты наших предков оказались из другого материала, нам достались бы для изучения лишь редчайшие, сохранившиеся в результате невероятно удачного стечения обстоятельств останки. Отвлекитесь от всех своих дел, чтобы по-настоящему восхититься красотой и великолепием костей – органичных элементов внутренней структуры тела, где каждая кость имеет свои уникальные особенности, – и вам станет понятно, почему мы выставляем давно умерших существ в галереях музеев подобно произведениям искусства. Даже да Винчи не способен был превзойти красоту и изящество природы.

Казалось бы, удобно представить историю формирования нашего скелета в порядке постепенного приобретения новых элементов. Только вот на самом деле все происходило совершенно иначе. Хотя животные вроде пикайи и создали основу для строения тела позвоночных, происхождение кости и ее превращение в поддерживающий все остальные органы скелет было витиеватой историей, которая началась снаружи, а не изнутри организма. Эта история имеет смысл, лишь если смотреть на нее сквозь призму счастливого стечения эволюционных обстоятельств, и сначала в поле зрения попадают рыбы, ставшие обладателями первого в мире костного скелета.

Первичная ткань, которая начала походить на кость в известном нам виде, появилась в результате эволюции примерно 455 миллионов лет назад. Это был аспидин. Но назвать такую ткань костью еще нельзя, так как это жесткое вещество кардинально отличалось от настоящей кости: аспидин был бесклеточным материалом. Этот факт поначалу совершенно отказывался укладываться у меня в голове. В нашем теле клетки объединяются в ткани, а ткани образуют органы. Клетка – общий знаменатель для всего, даже для костей. Но это догма современности. Аспидин в ходе эволюции в итоге стал костной тканью, и по своим свойствам он был больше похож на зубы, плотно сидящие у нас во рту. У первых рыб, ставших его носителями, аспидин затвердевал, словно цемент. Он не менялся и не рос в течение их жизни, как делают наши с вами кости. Вместо этого он самостоятельно выстраивался, словно стена, изолируя древних позвоночных от внешнего мира.

Когда появился аспидин, земной океан был довольно безжалостным местом. В нем обитали хищники с клацающими ротовыми придатками, сжимающимися конечностями и фасеточными глазами, мгновенно хватающие проплывающую сквозь толщу воды добычу. У панцирных животных было больше шансов выжить и передать свой случайный анатомический дар потомкам. Позвоночные упустили шанс обзавестись гибкими ороговевшими раковинами, когда их древние предшественники отделились от последнего общего с членистоногими предка более 558 миллионов лет назад (18). Кость стала совершенно новым ответом на опасности, грозившие нашей далекой родне, благодаря изобилию CaCO₃ – карбоната кальция, попадавшего в море с движущихся, размываемых водой и разрушаемых ветром континентов. Жизни нужна была броня для защиты, и вокруг хватало свободного материала для ее образования.

Со временем кость превратилась из жесткой ткани в нечто более гибкое, более активное, способное менять свою форму и восстанавливаться после травмы. Впервые эта особенность появилась у группы рыб под названием «остракодермы», или «щитковые» – представьте себе бронированного головастика, и вы более-менее поймете, как они выглядели, – как в их внешнем скелете, так и в защитной оболочке вокруг их крошечного мозга. И кость возымела грандиозный успех. Древние моря вскоре наводнили всевозможные странные рыбы с костяным покровом. Коп сам лично дал некоторым из них названия, например антиархам. Это были панцирные рыбы, напоминавшие своим видом робот-пылесос с торчащим сзади хвостом: они всасывали небольшие кусочки пищи своим пока еще лишенным челюсти ртом. Но все только начиналось. С появлением кости открылась дорога и для челюстей. Рядом с антиархами плавали и куда более устрашающие артродиры – рыбы, облаченные в броню из костяных пластин, которые умели еще и кусаться. Самым знаменитым их представителем был дунклеостей – хищник размером с белую акулу с мощными челюстями, напоминавшими гигантский антистеплер. Но имелись и менее грозные гиганты вроде титанихтиса, схожего размером со своим устрашающим сородичем, однако с куда более скромными челюстными пластинами, из-за которых ему для питания приходилось довольствоваться процеживанием морской воды вместо пережевывания какой-нибудь крупной добычи.

Как и в случае с костями и скелетом, история происхождения челюстей не была идеально гладкой. Палеонтологи и анатомы по-прежнему не могут сойтись во мнении относительно того, как изначально сформировались эти неотъемлемые составляющие нашего с вами тела – стали они модификацией жаберных дуг древних рыб или образовались как-то иначе. Как бы то ни было, независимо от того, какую правду в итоге поведает нам палеонтологическая летопись, челюсти – это чертовски удобный механизм. У первых рыб были лишь отверстия, в которые они засасывали пищу. Наличие челюстей позволяет их обладателю контролировать, что поступает ему в рот. Кроме того, челюсти участвуют в дыхании, причем как в воде, так и на суше, – если акулы сжимают свои челюсти, отдыхая на морском дне, чтобы пропустить через жабры воду, то человек после пробежки широко открывает рот, чтобы набрать в легкие побольше воздуха. Без челюстей не было бы никаких марафонов, и если бы этот инструмент так никогда бы и не появился, роман Питера Бенчли «Челюсти» пришлось бы переименовать во что-нибудь вроде «Глоточная щель» или просто «Дыра» – понятное дело, эффект уже не тот.

Простейшие элементы скелета, из которых могли сформироваться первые челюсти, существовали на протяжении многих лет, однако для появления этого эволюционного новшества были необходимы предварительные изменения. Череп должен был сначала перестроиться, чтобы освободить место для подвижного рта, включая отделение носовых каналов друг от друга, а также от соединяющейся со ртом трубки под названием «назогипофизарный канал». Реорганизация черепа должна была произойти прежде, чем появилась перспектива начать кусаться, и благодаря недавно найденным окаменелостям нам кое-что известно про эти изменения.

Ключевым персонажем здесь стала ископаемая рыба под названием Entelognathus primordialis (19). Ее имя в переводе означает «первичная полная челюсть», и Entelognathus определенно ему соответствовала. 419 миллионов лет назад Entelognathus жила как раз в эпоху формирования челюстей, однако ее архаичная анатомия сохранила некоторые переходные черты, показывающие этот процесс. Ее скелет, составлявший всего десяток сантиметров в длину и сохранившийся во всех трех измерениях, напоминает черепаший панцирь в форме рыбы, только без черепахи внутри. Форма рыбы определялась строением ее шершавых внешних костей, а под тупой мордой располагалась маленькая челюсть. Даже в те далекие времена у этой рыбы уже были предчелюстная кость, верхняя челюсть и зубная кость – ключевые кости челюстей, – наблюдаемые у костных рыб и их потомков, включая нас. Таким образом, Entelognathus является одним из первых представителей челюстноротых – позвоночных с челюстью.

Сейчас мы придаем большое значение нашей связи с этой ископаемой рыбой, но после своего появления челюсти отнюдь не сразу обозначили поворотный момент в эволюции. Первые челюстные рыбы не стали носиться, проглатывая всех вокруг. Как часто бывает, все изменило одно непредвиденное обстоятельство. Со временем и благодаря массовому вымиранию, стершему с лица земли многих бесчелюстных рыб, челюстноротые стали самой разнообразной группой существовавших тогда позвоночных. А с появлением челюстей стали возможными и зубы.

По происхождению зубы и челюсти тесно связаны друг с другом. Уже в те времена не только костные пластины защищали наших древних позвоночных предков от опасностей окружающего мира – появились примитивные версии тканей, из которых состоят наши зубы. Костные панцири первых бесчелюстных рыб зачастую были усыпаны кусочками веществ – предшественников дентина и эмали, представляющих собой более твердые ткани с большим содержанием минералов (вот почему наши зубы так хорошо кусают). И когда сформировались челюсти, зубы не заставили себя долго ждать. Случайно найденные окаменелости продемонстрировали, как это произошло.

Вид Compagopiscis обитал 420 миллионов лет назад, когда челюсти уже вовсю процветали (20). Эта рыба была одной из панцирных – устрашающих пловцов вроде дунклеостея, у которого режущие края челюстей состояли из костной брони, а не из традиционной зубной ткани, такой как эмаль. Когда же палеонтологи воспользовались мощной рентгеновской томографией, чтобы заглянуть внутрь челюстей молодой особи этого вида, то все-таки обнаружили там самые настоящие зубы. У маленьких шипов было твердое внешнее покрытие из дентина и даже пульпарная камера для питания зуба. С учетом того, что у взрослых особей все это отсутствовало, исследователи сделали однозначный вывод: у представителей Compagopiscis все-таки были зубы, однако они изнашивались в процессе старения, и роль острых шипов брала на себя челюсть, твердая кость которой принимала основную нагрузку. Это открытие добавило убедительности идее о том, что, подобно кости, зубы зародились снаружи. У первых костных рыб были ткани, схожие по строению с дентином и эмалью – твердыми тканями, из которых состоят сердцевина и внешняя оболочка наших зубов соответственно. Шипы из этих тканей высовывались из костяной брони. Они не двигались, зато впивались в любого хищника, осмелившегося разинуть на них свою пасть. Когда позвоночные начали избавляться от своей зубастой брони, эти шипы остались по краям зарождающейся челюсти. Потребовались миллионы лет, чтобы они превратились в постоянные дополнения, служившие животным на протяжении всей их жизни, однако, как показали юные представители Compagopiscis, зубы появились вскоре после того, как животные на Земле впервые начали кусаться.

К этому моменту позвоночная жизнь на Земле уже во многом походила на современную. Вы, может, и не увидите прямого сходства между собой и костями хищной рыбы, разделывавшей своих жертв похожими на огромную пару ножниц челюстями, однако многие основные элементы уже присутствовали: отдельная голова, позвоночник, челюсти и зубы. Кроме того, у некоторых рыб начался процесс окостенения внутреннего скелета. Это более масштабный во времени аналог того, что происходит в человеческом теле, когда хрящевая ткань – а порой и другие – наполняется кальцием и превращается в кость. По мере формирования внутреннего скелета у древних рыб основная структура из мягких тканей, заложенная протопозвоночными вроде пикайи, начала затвердевать, обеспечивая дополнительную защиту и поддержку изнутри. Такова противоречивая природа наших костей. Биологический строительный материал кости изначально появился в ходе эволюции в качестве внешней защиты и лишь потом превратился во внутренний каркас. Кости эволюционировали снаружи внутрь. Таким образом, наш скелет – это поглощенная телом внешняя броня. И в тот же важный период произошло еще одно изменение, без которого я не смог бы сейчас печатать этот текст. У рыб появились плавники.

Нам не было заранее предопределено стать обладателями двух рук и двух ног. Мы настолько привыкли именно к этой форме, что авторам научной фантастики или фэнтези не составляет труда придать гуманоидам инопланетный или чудовищный вид, снабдив их дополнительной парой рук или ног. Тем не менее сложись эволюция немного иначе, я бы запросто мог сейчас сидеть и рассуждать о том, почему у человека всего две или, скажем, шесть конечностей. В двух наборах парных отростков нет ничего особенного. Просто так сложилось, что у нас их именно столько. Однако этому имеется историческое обоснование, которое в очередной раз возвращает нас в древний океан.

Как бы сильно они на первый взгляд ни отличались, наши руки и ноги невероятно похожи. У кистей и ступней одинаковая общая структура: за гибкими пальцами следуют более длинные кости и куча мелких костей, подводящих к шарнирному сочленению с конечностями. И в руке, и в ноге две длинные кости (лучевая и локтевая в руке и большая и малая берцовая в ноге) соединяются с одной длинной и толстой костью (плечевая кость в руке и бедренная кость в ноге), которая, в свою очередь, соединяет конечность с остальным телом. Это сходство зародилось у наших далеких предков.