Мартин Брезиер - Затерянный мир Дарвина. Тайная история жизни на Земле

Хоуп столкнулся со стронцием в 1787 г., когда изучал минерал стронцианит, найденный в Шотландии, вблизи Стронтиана на западе Хайленда. Во времена моего детства этот элемент часто упоминали в новостях из-за радиоактивных изотопов, которые находили в школьном молоке после атомных испытаний и на Востоке, и на Западе. Это объясняет, почему стронций смог помочь нам в Монголии: этот элемент имеет и стабильные, и радиоактивные изотопы. К счастью, запас изотопов стронция в океанах очень велик, и он чрезвычайно медленно изменяется со временем. Но изменения все же происходят: неспешно, в течение десятков миллионов лет. Благодаря исследованию пород, образованных при участии древних океанов, мы знаем, что в далеком прошлом, когда происходил рост новых океанических бассейнов, вода и, следовательно, отложения в значительной степени обогатились стронцием-86. Это одно из условий, которое характерно для древней Земли, когда планета была еще “неконтинентной”: континенты были небольшими и молодыми. Однако позднее, когда континенты начали расти и проявлять активность, новая суша смогла производить больше тяжелого изотопа стронция-87 и обогащать им океанические бассейны. По сути, стронций-87 начал вытеснять стронций-86. Сдвиг в балансе указанных изотопов очень полезен теперь геологам, обнаружившим, что с его помощью можно восстановить картину “борьбы” растущих океанов с растущими горами. Интересно, что соотношение изотопов стронция было использовано для определения возраста образования Гималаев, которые возникли в результате столкновения Индийской и Евразийской плит. Как показали мои коллеги Майкл Серл и Оуэн Грин, морское дно кембрийского и ордовикского периодов вместе со своими окаменелостями теперь располагается на высоте 8 км над уровнем моря. Гималайская горная система и муссонный климат, который она помогла создать, принесли в океанские бассейны большое количество стронция-87, тем самым изменив изотопный состав морской воды на планете и даже волну прибоя, в котором мы купаемся.

Изотопы стронция также можно использовать для оценки возраста породы путем сравнения новых данных со стандартными кривыми, полученными при анализе пород по всему миру. Похожий анализ можно провести с использованием изотопов углерода, но с другими породами, например с известняком или меловыми отложениями. Поэтому мы стремились провести химический анализ пород настолько старых, насколько это возможно, чтобы построить кривую стронция времен кембрийского взрыва. Такая кривая поможет нам понять, действительно ли, как считал Дарвин, в породах ниже находок древнейших окаменелостей имеется большой временной пробел. Анализ также даст химические сигналы, которые можно соотнести с древнейшими окаменелостями по всему миру. Стронций дарит надежду.

Как мы видели в Сибири, в основании томмотского яруса, по-видимому, произошел крупный эволюционный скачок. Но Дарвин в свое время указывал, что это может быть обусловлено большими пробелами в геологической летописи. Это означает, что в нашем случае “томмотский скачок” во время кембрийского взрыва – просто результат длительного разрыва в образовании осадочных пород во время постепенной эволюционной радиации. К сожалению, и в разрезе Улахан-Сулугур, и в Дворцах имелись указания на перерыв осадконакопления на морском дне в нижнем томмотском ярусе. Это можно принять как доказательство влияния морского дна на формирование суши. А это, в свою очередь, может означать, что из-за эрозии миллионы лет истории Сибири канули в Лету.

Таким образом, проверка с помощью стронция и углерода действительности “томмотского скачка” в сибирской геологической летописи стала нашим первым заданием. Если бы имел место большой временной разрыв, следовало ожидать скачка кривой изотопного состава стронция. Мы отправили добытый геологический материал Лу Дерри в Америку, и Лу обнаружил именно то, что мы ожидали. Стремительный скачок кривой стронция пришелся на начало томмотского яруса: именно тогда появились первые плеченогие и археоциаты. По всей видимости, некоторые фрагменты геологической летописи в Восточной Сибири отсутствовали. Но когда для сравнения мы отправили монгольские материалы в Швейцарию Грэму Шилдсу, он обнаружил нечто иное. История изотопного состава стронция в породах будто отражает скорость, с которой в летописи появляются виды. Историю изложить можно так:

Уран-ториевое датирование показывает, что описанная эволюция – от колючих моллюсков у подножия до улиткообразных моллюсков, плеченогих и трилобитов ближе к вершинам – занимает около 15 млн лет. В геологических масштабах это очень короткий промежуток, особенно если сравнивать его с возрастом нашей планеты (ок. 4,56 млрд лет) или Вселенной (ок. 1,37 млрд лет). Однако кембрийский взрыв, скорее всего, не был быстротечным. Как предсказывал Дарвин (и оказался прав), разнообразие беспозвоночных должно было расти постепенно:

Такое градуальное возрастание числа видов в группе строго согласуется с моей теорией, так как виды одного и того же рода и роды одного и того же семейства могут увеличиваться в числе лишь медленно и прогрессивно; процесс модификации и образования многих родственных форм обязательно должен быть медленным и градуальным процессом: один вид дает начало прежде всего двум или трем разновидностям, они медленно преобразуются в виды, производящие в свою очередь такими же медленными шагами другие разновидности и виды, и так далее, наподобие большого дерева, разветвляющегося от общего ствола, пока, наконец, группа не достигнет обширного развития [93].

Но все зависит от того, что считать постепенным . Для биологов 15 млн лет – продолжительный временной отрезок, достаточный для постепенного развития, а для геологов, которые привыкли работать с огромными временными промежутками, 15 млн пролетают со скоростью взрыва.

Остается вопрос: почему вообще началась эволюция? Может ли все быть вызвано, например, потребностью в глазах, как предположил Эндрю Паркер? [94] Проблема в том, что появление приспособления, подобного глазам фаллотасписа или ложным глазам микродиктиона ( Microdictyon ), в каскаде событий находится довольно высоко (или поздно). Видеть способны и скромные медузы. Возможно, стоит поискать более основательный эволюционный триггер, например обратиться к эволюции пищеварительной системы. Но оставим дерзкую мысль, будто именно появление ануса обусловило кембрийский взрыв, и заглянем в пасть первобытному хищнику.