Похождения видов. Вампироноги, паукохвосты и другие переходные формы в эволюции животных

Наплыв на грудную клетку… Перебивка…

Мы видим ту же огромную грудную клетку, точнее, отдельные ребра, торчащие из ярко-малинового каменного пласта в огромном карьере. Дрон с камерой уходит вверх. Внизу открывается панорама, на которой просматриваются кости многометрового скелета и вереница рабочих вдоль него, как у конвейера. Вокруг зубастой пасти уже аккуратно пробивают канавки для заливки монолита гипсом и покрывают кости вощеной бумагой; хребет расчищают устричными ножами; на участке, где должен быть хвост твари, два здоровяка поочередно с сильным замахом бьют по камню мотыгами, переделанными в заступы.

Наплыв: широкое черное лицо с залитыми потом покрасневшими от пыли глазами… Камера отъезжает.

Это уже глаза не землекопа, а старого индейца из племени черноногих с лицом, испещренным морщинами, оспинами и татуировками.

– Эй, вождь, – к индейцу на норовистом вороном мустанге подъезжает будущий музейный работник, а сейчас мужчина в полном расцвете сил с лихо торчащими усами и бородкой-эспаньолкой (поводья в левой руке, шарповская винтовка с залощенным прикладом – через седло в правой). – Все по-честному: вы нам землю, мы вам виски. Между прочим, односолодовый, а не какой-то там бочковый. Я тебя уважаю.

Не говоря ни слова, вождь поднимает голову ко всаднику. «Это наша земля», – читается немой укор в слезящихся, но мудрых глазах старца.

– Мистер Коп, люди Марша в одном переходе отсюда, – обращается к первому всаднику второй, только что подскакавший к нему на разгоряченной белой кобыле.

– ***, – рыкает Коп и смачно сплевывает под ноги индейцу.

– ***, – вторит ему помощник и смачно сплевывает жевательный табак.

– Мазер***, – присоединяется к ним кобыла и сплевывает жвачку с особым цинизмом.

Лихим галопом всадники спешат с утеса, где остается индеец, вниз. Из-под подков летят искры.

Остановившись у раскопа, но не спешившись, Коп звонко щелкает кнутом. Все замирают.

– Кончай работу! Грузимся на подводы и уходим, – орет он рабочим. – Подрывники – на позицию.

Начинается суета. Каменные плиты, так и не залитые гипсом и не упакованные в ящики для сохранности, передают по цепочке рабочим на подводах. Просевшие на рессорах подводы, запряженные шестерками лошадей, медленно ползут вверх по насыпи. Возницы нещадно лупят спотыкающихся лошадок бичами. Когда трогается последняя повозка, к ней изо всех сил спешит землекоп, орудовавший киркой. В мощных растопыренных руках он едва удерживает огромную глыбу с хвостовыми позвонками.

– Масса Коп! Масса Коп! – задыхаясь, кричит он. – Подождите! Как же вы без хвостового отдела будете новый род динозавра описывать? Вы только взгляните, какие здесь необычные невральные дуги! Это был водный динозавр!

– Что бы ты понимал в невральных дугах, ***, – бурчит Коп. – Не останавливаться!

Землекоп все-таки догоняет набирающую ход подводу, но в последний момент оступается и падает навзничь. Глыба обрушивается на его грудную клетку. Изо рта ярко-красным фонтанчиком вылетает струйка крови.

– Я не могу дышать, – сипит он сквозь синеющие губы.

Смена плана. Последняя подвода въезжает на утес.

– Давай! – рыкает гарцующий вдоль обрыва на вороном жеребце Коп.

Подрывник, внимательно следивший за его перемещениями, сплевывает жвачку и жмет на ручку взрывателя.

Смена плана. Вся стенка карьера, где добывали ящера, взлетает на воздух. Клубы дыма, мощные языки огня. (Примечание сценариста: взяться им, конечно, неоткуда, зато красиво и списать на спецэффекты можно много.) Рушится скала со стоящим на ней одиноким вождем. (Для тех, кто не понял: это символ – индеец возвращается в свою землю.)

Смена плана. На горизонте под синими с виноградной лозой флагами штата Коннектикут, натянутыми словно паруса, появляются фуры Марша.

– А вот *** тебе, коллега Марш, а не публикация в Американ джорнал! – показывает фурам два средних пальца Коп и удаляется в закатную прерию.

Конец.

Титры. При объединенной поддержке Минкультуры РФ и Бюро по делам образования и культуры США. В процессе съемок ни один динозавр не пострадал, только налогоплательщики.

Не совсем так, конечно, все это происходило. Но палеонтологический Дикий Запад имел место быть: и чужих землекопов подкупали, и мустангов объезжали, и от голодных гризли спасались, попутно изобретая способы сохранения бесценных находок, используемые до сих пор (гипсовые «пироги», особые инструменты для раскопок). Увы, в спешке реконструировали ископаемых монстров задом наперед (с черепом на хвосте вместо шеи), халтурно описывали динозавров (до сих пор научный мир до конца не разобрался, какому скелету должен принадлежать тот или иной череп). И ехидные заметки друг о друге писали, и обидные названия страшненьким окаменелостям давали, вроде copehater (англ. «злопыхатель Копа»), которые из научного обихода уже не вычеркнуть (рис. 4.6). Главным же итогом работы непримиримых соперников Эдварда Дринкера Копа из Пенсильванского университета и Отниела Чарльза Марша из Йельского стали внушительные собрания вымершей живности (Музей естественной истории Пибоди, Академия естественных наук Филадельфии и Национальный музей естественной истории в Вашингтоне), тысячи незаурядных книг и статей и тысячи видов всевозможных существ, возвращенных из геологического небытия. Среди них такие знаковые формы, как эласмозавр (Elasmosaurus) – самое длинношее животное на свете (пусть это и тот свет), гиганты диплодок (Diplodocus) и апатозавр (Apatosaurus), украшенный пластинами и шипами стегозавр (Stegosaurus; рис. 4.7), живой планер – птеранодон (Pteranodon), зубастая морская птица гесперорнис (Hesperornis). И конечно, немалая толика важных обобщений, которые называют законами природы.

Как оказалось, палеонтологические находки можно использовать не только для привлечения публики и меценатов и не только для определения возраста горных пород, необходимого для составления точных геологических карт. Окаменелости важны, в первую очередь, для понимания законов эволюции и закономерностей развития планеты Земля в целом. Сам Коп в письме (1895) к одному из главных американских «охотников за ископаемыми» своего времени Чарльзу Штернбергу так определил смысл работы палеонтологов: «Наша наука такого рода, что не дает больших доходов при жизни, но через некоторое время, когда нас уже не будет, наш труд окажется очень нужным»[34].

Первыми в ряду палеонтологических обобщений стали правило Копа (1875) и закон Копа (1887).

Правило предполагало, что в эволюционной линии тех или иных существ потомки становятся все крупнее и крупнее предков, пока не превращаются в гигантских монстров вроде диплодока или апатозавра среди завроподов. Изучая динозавров, такое вполне можно было себе представить. Но насколько универсально это суждение? Споры об этом длятся и через 100 с лишним лет после работ великого палеонтолога. Действительно, многие группы, скажем ракоскорпионы, палеозойские морские лилии, семейство псовых, превратившихся в Северной Америке в суперхищников, и даже морские животные в целом эволюционировали, «сверяясь» с правилом Копа. Конечно, Коп выводил правило умозрительно, но сейчас такие работы проводятся на огромном статистически выверенном материале. Например, исследование морских животных, которое показало, что за последние 540 млн лет их размеры в среднем увеличились в 150 раз, охватило 17 208 родов. И конечно, все не так просто: некоторые группы со временем мельчают, у других размер тела сильно зависит от условий среды.

Закон Копа утверждал, что предки любой крупной группы живых существ, будь то динозавры или птицы, должны быть «невзрачными» – мелкими и мало специализированными (на языке науки это означает, что они могли одинаково хорошо существовать в разных условиях и есть практически что угодно). Но закон только тогда закон, когда он применим ко всем без исключения. Это утверждение вроде бы было похоже на правду, и целое столетие палеонтологи занимались поиском «невзрачных» предков, а неонтологи выводили их облик теоретическим путем. Почти никто не подумал, что в постоянно меняющихся условиях выжить можно, только приспосабливаясь к ним – специализируясь. Искали не тех и не там. И конечно, долго никого не находили.

Если о правиле Копа можно сказать, что оно подтверждается, о его законе – что не очень, то третье его интересное высказывание до сих пор вызывает серьезные споры. Незаурядный палеонтолог согласился с Дарвином в том, что виды появляются и исчезают путем естественного отбора, но заявил, что роды и другие высшие систематические группы организмов тоже являются эволюционирующими единицами (этому вопросу посвящалась его статья с вызывающим заголовком «Происхождение родов», 1868). Они происходят друг от друга благодаря ускорению или замедлению зародышевого развития и формируют группы с похожими наборами видов. Такие группы он назвал гомологичными. (Не нужно думать, что это мысль совсем уж наивна или устарела, к ней мы еще вернемся.)

Не менее спорный «палеонтологический закон» предложил Луи Долло из Королевского музея естественной истории в Брюсселе, который он же и создал. Долло в большей степени известен своими оригинальными взглядами на облик динозавров: он воссоздал игуанодона как двуногое существо (в Бельгии открыли целое «кладбище» этих ящеров, которое им было тщательно изучено; рис. 4.8).

Исследовал он и ископаемых головоногих, панцирных рыб, мозазавров со всей дотошностью математика, которым он, собственно, и был. И статьи писал, как математик: в одну-две странички. В такой статье Долло и изложил закон необратимости эволюции (1893): «…эволюция – прерывиста, необратима, конечна». Да, те же головоногие приобретают то свернутую, то развернутую раковину, но все равно они далеко не те же самые, что были раньше. Значит, потомки уже никогда не уподобятся предковым формам. (Он также отметил, что каждая группа существ проходит определенный жизненный цикл: зарождается, расцветает и угасает; всем рано или поздно предначертано вымереть.) Отдельные признаки возврата с тех пор нашлись: у кур в запястье появляются косточки, которые исчезли еще у их манирапторных предков, а палочники вновь обретают способность к полету. Но все-таки при этом куры не обращаются динозаврами, а палочники – прямокрылыми.

Великие палеонтологические открытия лишь начинались, а сама дисциплина только становилась настоящей наукой. Коп, например, живо интересовался новыми методами изучения окаменелостей и даже выезжал во французский Реймс, где местный врач Виктор Лемуан работал с костями эоценовых крокодилоподобных хампсозавров и гигантских птиц рода гасторнис (Gastornis). Он понял, что по тонким срезам можно изучать гистологию ископаемых костных тканей, а по гипсовым отливкам черепной полости – строение мозга. (Отниел Марш, разглядывая такие отливки, сформулировал закон увеличения мозга в ходе эволюции.) В 1896 г. Лемуан уже использовал для работы рентгеновский аппарат, хотя с момента знаменательного открытия Вильгельма Конрада Рентгена не прошло и года. О природе рентгеновского излучения тогда знали крайне мало, и какие-либо защитные приспособления отсутствовали, поэтому подобные опыты были совсем не безопасны.

Изучение уже классического к тому времени Хольцмадена, которое предпринял препаратор Бернгард Гауфф из Тюбингенского университета, показало, что подобные местонахождения содержат не просто скелеты и отпечатки вымерших существ. В них сохраняются покровные ткани, что позволило увидеть, например, у ихтиозавров кожистый спинной и двулопастной хвостовой плавники, убедиться, что рыбоящеры гребли широкими ластами. (В нынешнем тысячелетии выяснится, что можно изучать разные слои шкуры и понять, что их покровы были эластичными, как у дельфинов, с хорошей теплоизоляцией, распознать их расцветку.) Правда, для этого требуется бережно, порой месяцами, извлекать каждую находку из породы и потом еще столько же времени препарировать.

Полярный исследователь Альфред Натхорст, работавший в Геологической службе Швеции, разгадал природу ископаемых, которых все привыкли считать остатками водорослей – фукоидами. Подобно Бакленду, он занимался актуопалеонтологией: запускал разных беспозвоночных в кюветы, наполненные жидким гипсом, чтобы изучать оставленные ими следы. Натхорст убедился, что фукоиды – ходы животных, причем проложенные в осадке, а не на его поверхности. Так палеонтологи обрели новый увлекательный объект для исследований, но понадобилось еще 70 лет и столь незаурядный ум, как у Адольфа Зейлахера из Тюбингенского университета, чтобы понять значение ископаемых следов для изучения таких, казалось бы, нематериальных субстанций, как психология животных и их поведение.

В 1890-е гг. экстраординарный профессор Варшавского университета Владимир Прохорович Амалицкий начал масштабные работы на пермских отложениях (260–252 млн лет), обнажающихся на реке Малая Северная Двина (ныне Архангельская обл.), где обнаружил удивительные создания – причудливых предшественников динозавров и млекопитающих. Попутно Амалицкий сделал еще одно важное открытие: заметив явное сходство пермских фаун Северной России, Южной Африки и, возможно, Индии, он предположил существование единого Русско-Индо-Африканского материка, отчасти предвосхитив идею Пангеи Альфреда Вегенера. (Правда, у Вегенера суперматерик образовывался и распадался в результате движения континентов, а у Амалицкого – как итог разрастания суши или ее затопления.) Северо-Двинская галерея Амалицкого ныне является одной из жемчужин собрания Палеонтологического музея им. Ю. А. Орлова РАН, а работы на открытых им местонахождениях успешно продолжаются.

На другом российском континенте – в Азии – случилось не менее сенсационное открытие. Вот что писал журнал «Научное обозрение» за 1901 г.: «Как сообщают газеты, найден прекрасно сохранившийся труп мамонта. В желудке оказались мох, трава. По распоряжению Императорской академии наук местные власти должны позаботиться о сохранении драгоценной находки вплоть до прибытия специалистов, посланных для изучения условий нахождения туши в залежах льда и доставки ее в Петербург. Мамонт найден в местности, находящейся в 300 верстах от Средне-Колымска, над рекою Берёзовою, впадающей в Колыму… казаком колымской команды Иннокентием Николаевым Явловским». (Эту якутскую реку и местную мамонтовую кость указывал в своих записках еще Татищев.) Частично вытаявшую мумию заметил в береговом откосе реки охотник-эвен Семен Тарабыкин, преследовавший оленя. Он вырубил единственный бивень и продал его казакам. Те знали об объявленном вознаграждении и выкупили у охотника право на владение тушей. В сентябре 1901 г., проделав изрядный путь, к месту прибыла экспедиция под руководством консерватора Зоологического музея Отто Федоровича Герца. «Мы долго не в силах были отойти от этого легендарного существа, один вид которого наполнял суеверным страхом первобытных жителей тундры и тайги»[35], – записал первые впечатления препаратор экспедиции Евгений Васильевич Пфиценмайер (рис. 4.9). Чтобы извлечь мамонта, над трупом возвели деревянный сруб, круглосуточно отапливаемый печами. Вывозили гиганта (более 4 м длиной и 2,8 м высотой) на санях, запряженных лошадьми, затем на оленьих упряжках, для чего махину пришлось расчленить: одна упряжь не могла сдвинуть с места даже ногу. Последние две недели (от Иркутска до Санкт-Петербурга) мамонт хоть и по частям, но с комфортом ехал в особом вагоне-холодильнике, прицепленном к почтовому поезду. В 1903 г. Берёзовского мамонта – уникальный экспонат, одну из наиболее полно сохранившихся мумий взрослого животного – выставили в Зоологическом музее.

В Северной Америке находки совсем древних мумий были не столь внушительными, зато обильными: в 1909 г. Чарльз Уолкотт, палеонтолог (впоследствии руководитель) Геологической службы Соединенных Штатов, в почти недоступных Скалистых горах на западе Канады (пров. Британская Колумбия) открыл удивительное местонахождение кембрийских (505 млн лет) организмов, известное как сланец Бёрджесс. Чего здесь только не было: водоросли, губки, всевозможные черви и членистоногие, причем все это не в виде кусочков скелетов, а целиком – с лапками, покровными чешуями, кишечником! Никто не ожидал, что столь эфемерные и столь древние создания могут так прекрасно сохраниться. За несколько полевых сезонов семья Уолкотта (он и его дети Элина и Стюарт) собрали здесь более 65 000 экземпляров ископаемых. Среди них такие знаковые формы, как банффия (Banffia), опабиния (Opabinia), элдония (Eldonia) и ханцеллория (Chancelloria). Ученый посвятил находкам из Бёрджесса несколько увесистых томов. Его богатая коллекция, хранящаяся в музее Смитсоновского института в Вашингтоне, до сих пор служит источником новых открытий. Всего этого Уолкотт добился вопреки обстоятельствам: он не получил высшего образования и до 26 лет работал в скобяной лавке, в свободное время занимаясь сбором фоссилий.

Не обошла череда важных открытий и колыбель современной геологии – Шотландию. В 1912 г. Уильям Макки, один из последних практикующих врачей, кто прекрасно разбирался в тонкостях науки об окаменелостях, обнаружил в кремнистых сланцах возле местечка Райни под Абердином остатки растений и пресноводных рачков удивительной сохранности. Разрезав на тонкие прозрачные пластинки – шлифы, их можно было изучать под оптическим микроскопом, словно современные препараты, и видеть органы, ткани, клетки, поселившиеся в них симбиотические грибы и цианобактерии. Эти организмы, благодаря пропитке горячими вулканическими растворами, окремнели в начале девонского периода (408–411 млн лет) и сохранились в мельчайших деталях, так что по ним можно изучать весь состав одного из древнейших сообществ. А состояло оно из очень разных предков современных растений, включая, конечно, ринию (Rhynia), многометровых грибов и множества первых наземных членистоногих.

Именно изучение ископаемых сообществ помогло профессору метеорологии и геофизики Альфреду Вегенеру из Грацкого университета понять, что лик Земли тоже меняется, эволюционирует. Суть его теории, которую мы знаем теперь как тектонику плит, заключается в том, что континенты не застыли раз и навсегда в том или ином положении, а движутся. Все это Вегенер изложил в книге «Происхождение континентов и океанов» (1915).

Долгое время проведя в экспедициях на закованной во льды Гренландии, он обратил внимание на особость ледниковых отложений и понял, что по характерным признакам можно найти следы древних оледенений. По таким каменноугольным и пермским следам, оставшимся в Южной Америке, на юге Африки, в Индии и Австралии, он понял, что все это – части некогда единого континента, пребывавшие в те периоды совсем в других, приполярных широтах. А значит, и весь мир был другим. Чтобы окончательно доказать теорию континентального дрейфа, Вегенер использовал другие индикаторы древнего климата: комплексы ископаемых растений, распределение которых по земному шару показало не только положение тропических широт (их трассируют остатки теплолюбивых угольных лесов), но и опять же – единство южных континентов, где произрастали холодоустойчивые листопадные глоссоптерисовые леса, состоявшие из близких видов растений. В свою очередь, распределение комплексов ископаемых животных помогло выявить еще более тонкие детали прежних взаимосвязей разных ныне континентов.

В 1920-е гг. знаток нескольких азиатских языков Рой Чэпмен Эндрюс, которого считают одним из прообразов Индианы Джонса, отправился из США в Монголию. Здесь он впервые обнаружил яйца динозавров, а также множество великолепно сохранившихся скелетов ящеров, включая велоцираптора (Velociraptor), протоцератопса и древних млекопитающих, в том числе крупнейшего хищника в истории этой группы – эндрюсарха (Andrewsarchus, или «начальник Эндрюс», был назван в честь первооткрывателя другим именитым палеонтологом, Генри Осборном), только длина черепа которого превышает 80 см. Исследования Монголии продолжили Иван Антонович Ефремов и Совместная Советско-Монгольская палеонтологическая экспедиция.

Главной заслугой И. А. Ефремова, а также Романа Федоровича Геккера, еще одного ученого из Палеонтологического института АН СССР, было создание новых направлений в палеонтологии – тафономии и палеоэкологии. Они поняли, что для проникновения в природу вымерших организмов нужно изучать среду их обитания, особенности взаимоотношений с другими членами древних сообществ и череду посмертных изменений, т. е. внимательно исследовать сами отложения.

В 1930-е гг. Роман Козловски (после войны он создаст Институт палеобиологии Польской академии наук – один из флагманов науки об ископаемых существах) придумал новый способ высвобождения органических остатков из каменных гробниц: растворял кварцевые породы в плавиковой кислоте и извлекал органические скелеты разных животных. Особенно интересных результатов Козловски добился с граптолитами, спор о природе которых длился уже два столетия: ему удалось проникнуть в тонкую структуру их трубчатых скелетиков и понять, что эти колониальные организмы относятся к полухордовым. Физхимик и изобретатель Адольф Мите из Берлинской высшей технической школы выяснил, что зольнхофенские ископаемые по-разному отражают излучение ртутной лампы (флюоресцируют), и это дало возможность понять, где расположены почти невидимые при обычном свете органы животного, а где вмещающая порода. (Имя этого ученого, правда, больше известно благодаря афере – получению золота путем испарения ртути; лишь много лет спустя выяснилось, что ничтожное количество золота происходит из сплава медных проводов, подведенных к лампе.)

В середине XX в. пришло время «немых» – так в геологии называют породы, не содержащие палеонтологических остатков. Речь идет о толщах докембрия возрастом свыше 540 млн лет: в СССР, Австралии, Америке из них научились извлекать оболочки и слепки всевозможных организмов – одноклеточных и многоклеточных водорослей, грибов, удивительных вендобионтов. Для советской науки 1960–70-е гг. стали «золотым веком»: геологи и палеонтологи освоились на просторах Сибири, и оказалось, что слоям с кембрийскими трилобитами и брахиоподами, с которых начиналось летоисчисление земной жизни при Дарвине, здесь предшествуют сотни и тысячи метров морских осадочных отложений. Чего в них только не было! Ажурные скелетики губок-археоциат, спирально закрученные, как у улиток, раковинки алданелл, конические створки хиолитов и множество тогда еще не известных науке существ, имена которых увековечили названия труднодоступных сибирских рек и редких поселков – Анабара (анабариты), Томмота (томмотииды), Ой-Мурана (оймурании) и всей Республики Саха (Якутии) (сахитиды). Поскольку это были мельчайшие (1–3 мм) фосфатные и известковые раковинки, древнейшую скелетную фауну окрестили мелкими раковинными фоссилиями. Был открыт знаменитый ныне триасовый озерный лагерштетт (нем. Lagerstätten – залежные места) Мадыген в Кыргызстане, где несколько экспедиций Александра Григорьевича Шарова собрали более 15 000 экземпляров насекомых, а также остатки доселе неизвестных летающих рептилий (Longisquama, Sharovipteryx) и птерозавра с «волосяным» покровом. Последовали открытия богатейших юрских и меловых пресноводных отложений Казахстана, Сибири и Забайкалья.

В конце 1970-х гг. палеонтологи из Кембриджского университета задумали вернуться на сланец Бёрджесс, чтобы выяснить, как образовалось это необычное местонахождение. Итогом многолетней экспедиции стали не только находки новых удивительных созданий, подобных галлюцигении (Hallucigenia), нектокарису (Nectocaris), ктенорабдотусу (Ctenorhabdotus) – мы еще познакомимся с ними поближе, но и понимание условий захоронения в нем ископаемых (рис. 4.10).

Это позволило найти целый ряд сходных древних местонахождений, также получивших название лагерштетты и отличающихся исключительной сохранностью окаменелостей: Сириус-Пассет на севере Гренландии, Муреро в Иберийских горах Испании, Чэнцзян в китайской провинции Юньнань, Фезуата на марокканском хребте Антиатлас, Синские на реке Лене в Якутии (рис. 4.11). (Эти слои с мощами древних существ стали для палеонтологов святыми местами, куда каждый стремится осуществить паломничество.) И выяснилось, что многие мелкие раковинные ископаемые – это не личные домики каких-то организмов, а детальки – покровные элементы более крупных животных, целиком сохранившихся в лагерштеттах. Эти элементы были названы склеритами, а цельный составной панцирь – склеритомом.