Андрей Журавлёв - Парнокопытные киты, четырехкрылые динозавры, бегающие черви...

Такие качества существенно помогают экономить на толщине скелета: ведь увеличение массы скелета в два раза, согласно расчетам зоолога Ричарда Палмера из Университета Альберты, ведет к троекратному повышению затрат на его перемещение (скелет дома не оставишь). Некоторые стеклянные губки, чтобы закрепиться на дне, создают спикулы до метра длиной и притом всего миллиметр в диаметре. Благодаря многочисленным органическим прослойкам такое стеклянное волокно можно свернуть кольцом, и оно не порвется. Основа прочности биокомпозитов в их многоуровневом — иерархическом — строении, благодаря которому каждая степень защиты не просто дублируется, а дублируется тысячекратно. Вот где скрываются подлинные нанотехнологии!

Благодаря деятельности бактериальных сообществ, населявших Землю миллиарды лет назад, человечество оказалось обеспечено железной рудой. Этот период в истории планеты называется сидерий — буквально: «железный век». Теперь люди хотят приспособить мельчайших существ к созданию высокотехнологичных материалов. Один из видов пресноводных бактерий— Magnetospirillum magneticum — выделяет микрокристаллы магнитного железняка и поглощает ионы железа, а затем использует их для ориентации в магнитном поле Земли, как компас. Группа биохимика Сары Стэйнайленд из Университета Лидса и Токийского университета сельского хозяйства и технологии смогла «приручить» подобных бактерий. Им удалось получить наночастицы магнетита на основе бактериального белка, контролирующего минерализацию при комнатной температуре. Белок выполнял в опытах двойную функцию — контролировал образование частиц определенного размера и формы, а также их укладку на поверхности закономерным образом. Разглядывая совершенные биокомпозиты (а они еще и удивительно красивы: перламутр ведь используется в дорогих ювелирных украшениях), ученые пытаются хоть отчасти воссоздать их качества в искусственной керамике и полимерах. И тогда, чтобы защититься от порезов, достаточно будет нанести на пальцы тончайшее, практически невидимое покрытие из органокристаллических чешуек; дантисты и производители зубных паст станут безработными, от пули спасет бронежилет весом в несколько граммов, а бесполезная масса космических ракет, в отличие от их полезной массы, сократится в разы. Да и в починку в случае чего биокомпозит нести не нужно: сам восстановится.

Но почему все эти минеральные изыски понадобились животным именно в начале кембрийского периода? Ответ достаточно прост: в океане появились макрофаги — крупные хищники. И если первые раковинки, скажем, моллюсков состояли всего из двух-трех разных по микроструктуре слоев, то к концу следующего, ордовикского, периода таких слоев насчитывалось до пяти-семи. Но и хищники не отставали: их зубы и клешни тоже становились прочнее и совершеннее. И если жертвы довольствовались известковой или кремневой защитой, выдерживающей давление 1–5 тысяч атмосфер (тоже немало), хищники взламывали ее фосфатными орудиями, достаточно жесткими, чтобы не сломаться и при 600 миллионах атмосфер! Даже зубы жвачных животных — это орудие нападения, от которого травы пытаются защищаться с помощью кремневых фитолитов.

Так началась эскалация вооружений — одна из важнейших составляющих мировой эволюции.

Кто быстрее всех бегает? Из всем известных животных гепард (120 километров в час) и гончая (110 километров в час). А в остаточных прериях Северной Америки обитает вилорог — нечто среднее между антилопой, жирафом и оленем. Американский вилорог — самое резвое животное этого континента, причем быстро бегать он научился не сейчас, а несколько сотен тысяч лет назад, когда вилорогов «тренировал» мирациноникс (Miracinonyx), вымерший родственник гепарда и пумы.

Кто быстрее всех плавает? Рыба-меч (90 километров в час), марлин — герой повести Эрнеста Хемингуэя «Старик и море» (80 километров в час) и касатка (65 километров в час). Кто быстрее всех летает? Сапсан, пикирующий на скорости 290 километров в час. Глубже всех из животных с легочным дыханием погружаются кожистая черепаха (1200 метров), кашалот (1140 метров) и кит-горбач (500 метров). Последние при этом задерживают дыхание на 75 и 120 минут соответственно. Самое быстрое зрительное восприятие у стрекоз: 200 кадров в секунду (мир они видят таким, как мы, глядя на кинокадры ускоренной съемки). Самое острое зрение у гигантских кальмаров и хищных птиц — в десять раз острее нашего: муравья орел видит с высоты десятиэтажного дома. Самую прочную нить прядет паук дарвинов церострис (Caerostris darwini) с Мадагаскара: его шелковая паутина может занимать площадь 2,8 квадратных метра, а отдельные нити, на которых она подвешена над речками и озерами, протягиваются на 25 метров. На разрыв такая паутина выдерживает нагрузку в 3,5 тонны на квадратный миллиметр — в десять раз прочнее кевлара, используемого альпинистами.

Что общего у всех этих животных? Они — хищники.

И конечно, у хищников — самые большие зубы: на пятнадцать сантиметров они выступают из челюстей главного киногероя среди динозавров — тираннозавра и другого любимца творцов и зрителей палеозооужастиков — мегалодона. Мегалодон, кстати, — вовсе не большая белая акула {Carcharodon), а представитель другой линии этих хрящевых рыб — отод (Otodus). Белые акулы появились примерно 55 миллионов лет назад в холодных водах зоны апвеллинга — там, где глубинные течения выносят на поверхность огромные массы растворенного фосфата, на котором развиваются водоросли, а далее по ступеням пищевой пирамиды — рачки и мелкая рыбешка — рыба покрупнее — рыбоядные птицы, тюлени и киты. Эту пирамиду и увенчали белые акулы с уплощенными пилообразными зубами, предназначенными для нарезки плоти. Мегалодоны же возникли 60 миллионов лет назад в тепло-водных морях, где пищей им служили в основном сирены и киты. В отличие от холодноводных родичей мегалодоны перекусывали свои жертвы вместе с костями, которые дробили массивными пилообразными зубами с крепкими корнями. Около двух миллионов лет назад они вымерли, не пережив похолодания. Биофизик Стивен Вре из Университета Новой Англии и его коллеги создали трехмерную модель челюстей мегалодона со всей мускульной системой и на ее основе рассчитали, что эти мощные челюсти развивали давление 110–180 тысяч ньютонов. Что это такое? Ну представьте, что с пятого этажа на вас упал танк… Сравниться с мегалодоном мог только тираннозавр — 34 тысячи ньютонов, что в три раза мощнее, чем укус аллигатора (10 тысяч ньютонов, не говоря уж о льве — 4 тысячи, волке—2 тысячи или человеке — около тысячи). И размер этих челюстей был такой, что в разинутую пасть мегалодона свободно мог встать человек (если бы захотел, конечно). На вольных реконструкциях в пасть этой акулы ставят и пять-шесть человек (что ей вряд ли бы понравилось), а саму рыбу вытягивают до 20–21 метра. Более вероятно, что размер мегахищника не превышал 14–16 метров; это тоже немало — в 2–2,5 раза крупнее современной белой акулы.