Текст книги "Затерянный мир Дарвина. Тайная история жизни на Земле"

Первый панцирь

По сравнению с другими трилобитами фаллотаспис (Fallotaspis) невелик[40]40
  О том, что мы узнали от трилобитов, см.: Fortey 2000. Также см.: Briggs and Crowther 2001.


[Закрыть], всего 1–2 см в длину. Но облик его поразителен (рис. 2). На одном конце – голова-щит в форме полумесяца, с парой серповидных глаз. Голова переходит в длинное остроконечное тело, разделенное на сегменты, помогающие ползать и копать. Некоторым он напоминает монстра из фильмов ужасов. Я видел рослых парней, которых бросало в дрожь при виде этой окаменелости: древний страх перед членистоногими “зашит” в наш мозг. Скелеты фаллотасписа попадаются и в Америке, и в горах Атлас (Марокко), и в бассейнах крупных сибирских рек. При этом ничто не указывает на то, что фаллотаспис (то есть “щит Фалло”) был хорошим пловцом. В этих местах он не найден и в глубоководных отложениях кембрийского времени. Можно предположить, что Америка и Марокко в кембрии не были далеки друг от друга настолько, как теперь. И действительно: есть данные, что тогда Атлантического океана не существовало.

В свое время трилобиты имели огромный успех. Своим восхождением фаллотаспис и другие древнейшие формы, по-видимому, обязаны довольно непростым глазам. Трилобиты были, пожалуй, одними из древнейших существ, увидевших мир. Свет улавливался парой глаз в форме полумесяца, расположенных рядом посередине головного щита. У хорошо сохранившихся экземпляров различимы крошечные, плотно прилегающие друг к другу линзы-соты (как у нынешних комнатных мух), которые, вероятно, поблескивали в морской воде. Расположение глаз указывает на то, что они, по-видимому, предназначались не для поиска пищи, а чтобы избегать хищников, которые могли бы атаковать сверху.

На нижней стороне головы расположено ротовое отверстие для перемалывания ила и червей, а на брюшной стороне – семнадцать пар длинных двуветвистых конечностей. Хотя они редко сохраняются в ископаемом виде, мы знаем, что конечности располагались вдоль тела. Хищнику, атакующему сверху, нижняя сторона тела фаллотасписа представлялась лакомым, но недоступным кусочком, как у современных креветок или крабов. Такой трилобит, скорее всего, передвигался по дну перебежками, будто креветка, стараясь защитить брюшко и заботясь, чтобы его не перевернули.

Чтобы не стать чужим обедом, у 34-ногого фаллотасписа имелось еще два способа защиты – оба инновационные. Во-первых, верхнюю часть тела покрывал твердый панцирь из кальцита, похожий на таковой у современных омаров. По этой причине хищник, желающий отобедать трилобитом, должен был обладать достаточной силой, чтобы перевернуть жертву. Во-вторых, с помощью мощных конечностей фаллотаспис умел закапываться в донный осадок, пряча мягкие части тела, например жаберные лепестки на конечностях, подальше от чужих ртов.

Обе стратегии выживания запечатлены в геологической летописи кембрийского периода (ок. 525 млн лет). Твердые покровы легко обнаруживаются в горных породах. А убежища можно обнаружить по следам зарывания (Rusophycus) конечностей в подошве песчаников, где фаллотаспис и его сородичи радовались жизни.

Но трилобиты ли первыми вышли из “темного века” докембрия? Чтобы узнать это, вернемся в Беруоллс-хаус.

Томмотский переполох

Встреча 1983 г. стала легендарной из-за политики. Команды из СССР (Москва и Сибирь), Китая, Северной Америки, Австралии и Европы изучали регионы настолько отдаленные или труднодоступные (Юкон, побережье Белого моря, ущелья в верховье Янцзы, Ньюфаундленд), что мало кто, за исключением представителей этих команд, там бывал. Делегаты из коммунистических стран испытывали скрытое давление – им поручили вернуться на родину с главным трофеем: границей докембрия и кембрия. Это держало в напряжении и организаторов, включая меня.

До сих пор в дискуссии о “затерянном мире” и кембрийском взрыве тон задавали две команды советских ученых. Отчасти это объясняется тем, что докембрийские и кембрийские остатки необычайно хорошо сохранились на территории современной России. Дарвин обратил на это внимание еще в 1859 г.: “Имеющиеся у нас описания силурийских [от кембрия до силура] отложений на обширных территориях в России и Северной Америке не подтверждают предположения, что чем древнее формация, тем более она подверглась процессам денудации [эрозии] и метаморфизма”[41]41
  Darwin 1859: 308.


[Закрыть]. Любопытно, что после революции 1917 г. значение этих пород возросло. Масштабные геологические изыскания в 1960–80-х гг. были обусловлены во многом борьбой капиталистической и социалистической систем и, соответственно, необходимостью разведки месторождений полезных ископаемых. Из-за потребности государств в ресурсах для войны положение геологов в СССР и Китае нередко было привилегированным. Для изучения и колонизации арктических (особенно северо-восточных) земель были созданы целые академические городки, например в Новосибирске. Геологи все лето занимались картированием. А палеонтологи в Новосибирске или Москве весь год трудились над привезенными образцами пород, отыскивая под микроскопом все новые окаменелости и придумывая им названия.

Так, советские ученые достигли огромных успехов в изучении границы докембрия и кембрия. В Бристоле Алексей Розанов рассказывал с приятным русским акцентом о десятилетиях, потраченных на картирование и разведку в Сибири[42]42
  “Томмотскую библию” см.: Розанов и др. 1969. Сравнительно недавние данные о сибирских разрезах (на английском языке) см.: Lipps and Signor 1992.


[Закрыть]. Советские палеонтологи сделали очень важное открытие. Они наткнулись на отложения до времени появления фаллотасписа, в которых присутствуют и иные скелетные остатки. Именно Розанов и его коллеги ввели термин “томмотский ярус” для мира (530–525 млн лет), в котором доминировала мелкораковинная фауна.

Важно отметить, что трилобиты никогда не встречались в породах столь же древних, как породы томмотского яруса. Похоже, они либо не сохранились, либо вовсе отсутствуют. Но вместо трилобитов на исторической сцене дебютировали многие другие организмы, в том числе те, которые спустя 530 млн лет живут у морских побережий. Мелкораковинная фауна томмотского яруса обычно включает фрагменты трубок червей, моллюсков, улиток и губок. Иными словами, там много организмов, похожих на встреченных мной в лагунах Барбуды. Чтобы познакомиться с ними поближе, я решил отправиться в Сибирь.

В лабиринте

Лето 1990 г., Москва. У опушки лесопарка меня остановил часовой с овчаркой на поводке. Строго кивнув, он закрыл за мной железные ворота и сообщил, что у него инструкция: сопроводить меня к зданию Палеонтологического института. Мы – я, солдат и собака – быстро прошли километра полтора, укрываемые листвой от растущего зноя московского утра. Я шел за подсказками и провожатыми, которые помогли бы мне отыскать “затерянный мир” Дарвина. Розанов и его коллеги продемонстрировали, что ответы на вопросы скрыты в береговых утесах в Сибири. Но чтобы туда попасть, мне пришлось сначала сразиться с драконами.

Мы вошли в знаменитый зал с динозаврами[43]43
  Палеонтологический музей в Москве – неотъемлемая часть Палеонтологического института РАН. Он интересен, кроме своей архитектуры, некоторыми из лучших скелетов динозавров из пустыни Гоби, а также мамонтов из вечной мерзлоты Сибири с фрагментами их ДНК.


[Закрыть]. Напоминающий большую пещеру зал был закрыт для посетителей. Везде выключен свет, кости закрыты белым полотном. Под этой драпировкой находились некоторые из лучших скелетов динозавров, когда-либо найденных в монгольской пустыне. Белые простыни, как я вскоре узнал, указывали на экономические неурядицы. Острая нехватка денег у института привела к тому, что залы погрузились в темноту, а гигантские кости были погребены под пыльными простынями. То было действительно темное время для России.

Из-за драпировки скелеты приобрели устрашающий вид. Эффект усиливали железные петли на огромных деревянных дверях в атриуме: первые напоминали гигантские лосиные рога, вторые – клешни изготовившегося к атаке скорпиона. Но фантазии вскоре отступили на второй план, потесненные прозаическими рассуждениями о целесообразности путешествия в Сибирь в это неспокойное время. Я пересек зал юрского периода и, поднявшись по ступеням, оказался в лабиринте тускло освещенных комнат и пыльных коридоров института. Верхний коридор был узким, и слева и справа от пола до потолка на деревянных стеллажах лежали окаменелости и кости. В ящиках покоились действительно старые (примерно на 500 млн лет старше костей динозавров из Гоби) окаменелости. Ярлыки на ящиках гласили, что они собраны в Сибири, на территории между лагерями и тюрьмами. Их откололи от породы, помнившей сумрак докембрия.

Я напряженно думал. Позволит ли мне директор института Розанов увидеть некоторые из важнейших окаменелостей, которые помогут переоткрыть “затерянный мир” Дарвина? Ходили слухи, что в России находили окаменелости очень старые и очень странные. Но обладатели действительно старых и странных окаменелостей стараются спрятать их, и в этом нет ничего удивительного. Репутацию можно построить и на одном-единственном открытии неожиданного предка (например, древнейшей ископаемой рыбы). Меня тревожило и другое. Рассказывали, что в том году в Сибири была эпидемия лямблиоза. Наконец, я не был единственным, кто надеялся попасть в Сибирь: геологи со всего мира обрадовались бы редкой возможности. Поползли слухи, что топливо все труднее раздобыть. Было очевидно, что некоторые не смогут добраться до цели. Оставалось надеяться, что это буду не я.

Поскольку все еще шла холодная война, следовало приготовиться к неожиданностям. Породы могли оказаться недосягаемыми и по политическим причинам. В прошлом Розанов и его московские коллеги потратили много сил и времени на изыскания в Сибири. Они подготовили элегантную работу о крупномасштабной эволюционной радиации групп организмов у начала томмотского яруса в районе реки Алдан. Другим ученым, в основном из Новосибирска, ситуация виделась иначе. Владимир Миссаржевский и его коллеги утверждали, что они нашли разрезы и севернее Алдана (у реки Анабар), и южнее (во “Внешней” Монголии), в которых обнаружили скелеты еще более древние и относящиеся к выделенному ими же немакит-далдынскому ярусу. Вопрос обсуждался очень эмоционально: новосибирцы считали, что москвичи не уделяют должного внимания полученным ими данным. Розанов возражал, что немакит-далдынский ярус невозможно отличить от томмотского.

Этот вопрос имел большое значение тогда и все еще важен теперь. Случился ли кембрийский взрыв внезапно, у начала томмотского яруса, – или, может быть, на много миллионов лет раньше, у начала немакит-далдынского яруса? Вместе с коллегами по всему миру я искал способ проверить две конкурирующие гипотезы. Для этого было необходимо произвести радиоизотопный анализ самих пород. И преодолеть бюрократические препятствия. Мне также нужно было сотрудничество с другими группами, а главное – с директором. Директор встретил меня чашкой чая в своем кабинете, а в институте меня ждали улыбающиеся лица.

И когда показалось, что все позади, случилось худшее. В моей визе была допущена серьезная ошибка. В документах вместо “Якутск” значилось “Иркутск”, а это на несколько тысяч километров южнее. Надежда увидеть “затерянный мир” оказалась под угрозой. Было слишком поздно что-то предпринимать. И я вернулся через парк к себе в комнату – страдать от бессонницы и гонять мокрым полотенцем московских комаров.

Улахан-Сулугур

Спустя неделю группа ученых сидела, скорчившись, внутри катера. Мы плыли на север по Алдану. Палубу покрывал лед. Рокот двигателя заглушали волны и стук ледяного дождя. Нашей целью был пляж у ручья Улахан-Сулугур. Мы крепко держали свой багаж и угрюмо глядели в иллюминаторы. Ни травы, ни цветов. Только стена соснового леса по обеим берегам.

Чтобы добраться сюда из Москвы, потребовалось около недели переговоров и перемещений на старом самолете, вертолете и лодках, подобной этой. Первая остановка – Якутск. Из асфальта торчат пни деревьев, спасавшихся от вечной мерзлоты. Дома соединяются огромными, проложенными по земле трубами, несущими жизненно необходимое тепло. Первую ночь мы провели в заброшенной школе в лесу. Оттуда нас перевезли в многоэтажку, при которой имелась столовая. По сравнению с подающимся там блюдом покойник с рисом даже мои школьные обеды 1950-х гг. показались вполне съедобными. Несколько дней спустя нас посадили в огромный оранжевый вертолет “Аэрофлота” и отправили в долгий полет к реке Алдан на востоке. У вертолета не было дверей. Видимо, по этой причине ремни безопасности и кресла также отсутствовали. Были лишь скамейки, которые весь полет угрожающе заваливались к открытому проему, подталкивая на прыжок с парашютом. Уверен, что оксфордский комитет по охране здоровья и безопасности на рабочем месте ни за что не одобрил бы такое. Еще мне показалось, что пилот положил ноги на приборную панель, а в руках у него была бутылка водки. Поскольку прежде я не летал на вертолете, я счел это нормальным. Однако мой друг, канадец Ги Нарбонн, весь полет был странно бледен, и в итоге я сделал вывод, что нормальным это все же не было.

Наконец мы увидели огромный каменистый остров на реке Алдан. Вертолет сел. Мы оказались посреди великого ничто. Мы с рюкзаками за спиной весьма неизящно выпали из двери. Пилот что-то закричал нам по-русски. Огромные колеса заскользили, задев меня, еще не успевшего подняться на ноги, и стали прижимать к камням. Прежде я не летал на вертолете и снова решил, что это нормально. Но, похоже, нормальным не было и это.

Звук удаляющегося вертолета – самый запоминающийся для современного путешественника звук. С ним может сравниться лишь звук вертолета, возвращающегося спустя несколько недель. Пару минут мы привыкали к той мысли, что оказались в центре Сибири на необитаемом острове посреди реки. Затем мы заметили катер, который должен был доставить нас в лагерь в нескольких километрах выше по течению. Нас уже истощила диета из дурной пищи и водки, долгих переездов и недостаточного сна. Мы устраивались на ночлег в старинных каторжных городах, пустых школах, в лесу на земле. Постоянно сводило живот. Было сыро и холодно. Мы оказались в тысячах километрах от того места, где река впадает в Северный Ледовитый океан, и почти на таком же расстоянии от форпостов цивилизации на юге. (А всего несколько недель назад я в Оксфорде потягивал херес и читал “Кантри лайф”!)

Долго не было ясно, позволят ли мне присоединиться к экспедиции на Алдан, о которой я давно мечтал. Примерно из шестидесяти геологов поехать должна была лишь горстка. Однако переговоры в Москве принесли свои плоды, и комитет выбрал меня. В команду, подпрыгивающую на катере по волнам, вошла дюжина ученых со всего мира, в том числе Алексей Розанов из России, Син Юйшэн из Китая, Гонсало Видаль из Швеции и Ги Нарбонн из Канады. Наши неудобства искупал потрясающий вид проплывающих мимо доломитовых утесов. На солнце они сверкали, как арктический лед, а в тени изменяли цвет на темно-коричневый. Утесы (а некоторые из них достигали 50 м) были похожи на огромную, изъеденную временем стену. Их мы и приехали изучать.

Но нам подойдет не каждый. Мы осмотрели их и убедились, что породы опускаются по направлению к северу, и, значит, более древние осадочные породы, лежащие выше, раскрыты перед нами, подобно страницам гигантской книги. За три часа, двигаясь вдоль реки, мы миновали с полдюжины белых утесов. И только после этого увидели то, что искали: гряду утесов, выступающих из воды. Этот обрыв на левом берегу Алдана явно отличался от своих собратьев. Удивительный красный известняк покрывал уже знакомый нам белый доломит. Сердце екнуло. Это и есть Улахан-Сулугур.

Мы спрыгнули на берег. Мне хотелось целовать землю! Кроме того, меня сильно тошнило[44]44
  Я стал одной из первых жертв приснопамятной эпидемии лямблиоза, поразившей наш лагерь и почти сорвавшей работу позднее, на теплоходе на реке Лена. Помню, как однажды в три часа ночи одиннадцать из нас осаждали одну-единственную туалетную кабинку. Дизентерия придала термину кембрийский взрыв зловещий смысл. После экспедиции некоторые из нас приходили в себя несколько лет.


[Закрыть]. Капитан заглушил мотор, чтобы сэкономить топливо (см. вкладку), и тревожно обсуждал его запасы с экипажем. (Напоминаю, это был 1990 г.) Алексей Розанов прокомментировал: “Сейчас в России все возможно – и все невозможно”. На нас обрушилась тишина сибирского леса. Мы слышали лишь плеск волн о борт и ледяной шорох ветра в верхушках деревьев. Ни пения птиц, ни стрекотания сверчков. Только тревожная, угрюмая тишина.

После небольшой передышки мы полезли на большой утес, работая молотками так, будто от этого зависела наша жизнь. По крайней мере, профессиональная жизнь от этого зависела точно. Это был удивительный момент гармонии в моей сорокалетней карьере. Всего несколько месяцев назад я оправлялся от горького спора с обычно жизнерадостным шведским ученым Гонсало Видалем. Но здесь, в палеонтологической Мекке, разногласия забылись. Всего через несколько минут мы раскололи зеленовато-серую плиту с окаменелостями: остатками брахиопод, хиолитов и первых археоциат. Мы почувствовали себя охотниками за окаменелостями, попавшими в профессиональный рай. Мелкораковинная фауна – это одно из ранних свидетельств жизни в любой точке планеты. Накануне днем мы работали выше по течению на подстилающей доломитовой породе, однако почти ничего не нашли. Но, казалось, все переменилось в этой верхней точке разреза. Окаменелости, миллиарды лет скрытые, вдруг вступили на путь перестройки, устроили одну из величайших революций в истории Земли: кембрийский взрыв. Еще раз подчеркну, что это событие по-настоящему необычное. Возможно, самое необычное в истории.

Чертов коготь

Переход от докембрия к кембрию, столь заметный в разрезе Улахан-Сулугур, – самая важная граница в истории Земли. Она гораздо важнее, чем грань между человеком и другими обезьянами, и почти столь же важная, как переход от мира до зарождения жизни к обитаемому миру. И ни одна из окаменелостей разреза Улахан-Сулугур не иллюстрирует странность кембрийского взрыва нагляднее, чем крошечное ископаемое алданотрета (Aldanotreta).

Алданотрета похожа на ноготь и выглядит не очень привлекательно. Но ее потомки до сих пор процветают на морском дне. В разрезе Улахан-Сулугур состоялся первый грандиозный выход алданотреты на сцену жизни. Многие из них почти не изменились за 530 млн лет! Пришли, увидели, превратились в известняк. Весьма вероятно, что они переживут и наш вид. Эти очаровательные существа называются плеченогими (брахиоподами).

Плеченогие на первый взгляд невзрачны. И после повторного осмотра они разочаровывают. Раньше на лекциях я подшучивал над студентами: показывал цветной слайд с плеченогим и сообщал, что это видеозапись. Они несколько минут смотрели, но на экране абсолютно ничего не происходило. Я желал проиллюстрировать факт: с плеченогими ничего особенного и не происходило. Но, парадоксально, именно пассивность привела к их ошеломительному успеху. Плеченогие подобны Клиффу Ричарду эволюции[45]45
  Если вам угодно – Барри Манилоу эволюции. Или Саша Дистель эволюции.


[Закрыть].

Итак, почему алданотрета стала легендой? Во-первых, у этого плеченогого есть твердая раковина, напоминающая формой нашу ногтевую пластину. Эта раковина создавала внутреннее пространство, позволяя животному спокойно питаться. Трудно представить плеченогое без этой скорлупы, как сложно представить поп-звезду без кадиллака. Возможно, алданотрета одной из первых среди живых существ (и первой среди плеченогих) использовала внешний скелет таким образом. Без сомнения, особенностью кембрийского взрыва в первую очередь является приобретение организмами раковин или скелетов иного рода.

Вторая причина: алданотрета является одной из древнейших окаменелостей, чьи остатки можно отнести к группе современных животных[46]46
  Выдающийся палеонтолог кембрия Чарльз Уолкотт однажды решил, что он обнаружил остатки плеченогих в докембрийских породах в Большом каньоне. См.: Walcott 1899. Увы, его находки Chuaria, Beltina и близких им форм оказались спорными, и в настоящее время эти окаменелости считаются лишь бесформенными бактериальными оболочками или водорослевыми цистами. Как выяснил Гонсало Видаль и др., в них нет ни намека на клеточную структуру.


[Закрыть]. Ближайший из живых родственников этого плеченогого – небольшая овальная лингула (Lingula), обитающая у побережья Японии. Как мы увидим, многие окаменелости старше алданотреты и лингулы сохранились лишь в геологической летописи, и их трудно соотнести с современными группами. Иными словами, современный нам животный мир дебютировал еще в томмотском ярусе, в разрезе Улахан-Сулугур, и в следующие 530 млн лет животных ждали взлеты и падения. И те же самые группы организмов соседствуют с нами и теперь. (Под “нами” я подразумеваю хордовых, от рыб до человека.)

Кубок Окулича

Выше уровня с чертовыми когтями в красных известняках попадается множество других любопытных форм. Чтобы отобрать лучшие пробы, нам пришлось вернуться в базовый лагерь у утесов Дворцы. Некоторые из найденных здесь окаменелостей похожи на смятые винные кубки, по-видимому, брошенные после оргии, начавшейся в кембрийском периоде. Даже порода заляпана красным. Поднявшись повыше и осмотрев породу, я понял, что “кубки” – это остатки наших старых друзей археоциат. Но в данном случае эти похожие на губок ископаемые встречаются в породах, которые примерно на 5 млн лет старше первых трилобитов, например фаллотасписа.

Археоциаты появляются у основания томмотского яруса в Сибири, почти там, где желто-оранжевый доломит переходит в винно-красный известняк. У этих животных из томмотского яруса просто устроенные скелеты, с простыми порами, вроде тех, что были у губки Okulitchicyathus, названной в честь палеонтолога Владимира Окулича (рис. 2). Если углубиться в породу, можно наблюдать удивительную картину. Похоже, экологические условия здесь в то время напоминали нынешнюю Барбуду. Например, в Кодрингтонской лагуне имеются населенные и укрепленные водорослями иловые хребты, на которых живут губки и моллюски. Почти то же самое мы видим в Дворцах. Скелеты археоциат сгруппированы вокруг сероватых холмов из ила (биогерм) высотой около 2 м и шириной около 3 м. Иными словами, морское дно в томмотском ярусе было похоже на дно современной Кодрингтонской лагуны: известняковые холмы в неглубокой воде и дно, усеянное раковинами и остатками водорослей.

Но был и еще один сюрприз: породы ниже томмотских, с губками, сложены из темно-желтых юдомских доломитов с остатками бактериальных матов, но почти без скелетов. То же самое мы наблюдали в современной лагуне Каффи-Крик. С осторожностью мы можем реконструировать экологическую обстановку. Нижние слои породы имели такие же характеристики, как если бы они сформировались в соленых водоемах с бактериальными матами, как в Каффи-Крике, а верхние слои винно-красной породы были похожи на глубокие лагуны и заливы со скоплениями водорослей, как у современного Большого Козьего рифа. Если так, то мы смогли бы утверждать, что у начала томмотского яруса море на этом участке сменялось на лагуны и сушу.

А если этот участок суши в томмотском ярусе находился под водой, то взрыв в этом сибирском разрезе вовсе не был эволюционным взрывом: он мог быть обусловлен изменениями среды. Так, суровые условия соленых лагун с бактериальными матами и небольшим количеством остатков живых существ (в юдомском доломите) уступили место нормальным морским условиям с множеством окаменелостей (лежащие выше известняки томмотского яруса).

Но верна ли такая реконструкция? Если да, то можно сделать еще более важное предсказание: скелеты животных старше томмотского яруса могут быть обнаружены и в других древних местообитаниях с менее суровыми условиями. И напротив: если взрыв был почти мгновенным, окаменелостей древнее существовать не должно. Можно ли на сибирских породах проверить эти гипотезы?