Дональд Протеро - Отпечатки жизни 25 шагов эволюции и вся история планеты

Если из-за строения кристалла часть материнских или дочерних атомов каким-то образом его покинула либо атомы попали в кристаллическую решётку и загрязнили кристалл, соотношение материнских и дочерних изотопов искажается и уже не годится для датировки. Геологи всегда учитывают такой вариант и проверяют десятки образцов, чтобы точно установить возраст, а также делают перекрёстную проверку, прибегая к другим методам датировки. Новейшие методы и инструменты настолько точны, что опытный геолог способен уловить любую ошибку датировки и быстро отметает даты, не соответствующие строгим стандартам.

С помощью названных методов большинство окаменелостей, найденных в Африке, датировали очень точно, их возраст удалось определить, хотя они пролежали в земле более 25 млн лет (см. главу 25). Антропологи часто работают вместе с геохронологами и ищут свежие слои, где много неповреждённых кристаллов подходящих минералов (как правило, речь идёт о калиевых полевых шпатах либо о слюдах — мусковите и биотите). Эта работа не осталась без ошибок, но в целом хронология окаменелостей гоминин восстановлена хорошо. Кроме того, если в определённом районе нет залежей пепла, палеонтологи могут ориентироваться на хронологические различия комплексов окаменелостей, чтобы хотя бы примерно определить возраст данного местонахождения. Ведь в другом месте такой же комплекс окаменелостей может встретиться вместе с подходящим для датировки вулканическим пеплом.

Какова эта палеонтологическая летопись? История начинается с важных окаменелостей, которые были найдены в гряде Сивалик на территории Пакистана. Эта замечательная серия пород охватывает большую часть олигоцена, миоцена и плиоцена, причём невероятно богата окаменелостями. Залежи образовались на месте речных наносов, рассыпавшихся по Южной Азии во время медленного роста Гималаев: горы понемногу разрушались, и в результате возник Сивалик. Палеонтологи и геологи изучали породы с 1902 года, когда английский учёный Гай Пилгрим первым начал исследования в Южной Азии, которая тогда была колонией Великобритании.

В течение прошлого века на территории Сивалика собрали огромные коллекции окаменелостей млекопитающих, позволяющие подробно восстановить, как в Южной Азии протекала эволюция в период миоцена. Из-за напряжённости индо-пакистанской политики, а также в силу отношений США с обеими странами, Пакистан задолжал США миллионы долларов за приобретённое военное снаряжение. В результате, в период с 1970-х по 1990-е годы американские учёные получали массу грантов (особенно по программе Фулбрайта) на экспедиции в Пакистан и важные исследования. Многие палеонтологи воспользовались этим шансом, появились разнообразные работы по палеонтологии и геологии гряды Сивалик и прилегающих районов. Благодаря изобилию вулканического пепла и технологии, которая называется палеомагнитной стратиграфией, окаменелости Сивалика датированы исключительно хорошо. Разумеется, сегодня политическая обстановка в Пакистане так нестабильна, что очень немногие американцы рискуют туда отправиться. Даже исследователи из других стран, не имеющих тесных связей с США, опасаются обитающих во многих регионах Пакистана воинственных племён, связанных с Талибаном и Аль-Каидой.

А в 1932 году палеонтолог Дж. Эдвард Льюис из Смитсоновского института работал в долине реки Тинау, в непальской части Сивалика, и нашёл челюсть, которая очень напоминала челюсть примитивных гоминин. На ней были относительно небольшие клыки; по форме (сверху) она напоминала широкий полукруг (типично для человеческих челюстей). Напротив, челюсти человекообразных обезьян имеют U-образную форму и огромные клыки; также для них характерен плоский низкий подбородок и длинные параллельные задние кости. В 1960-е годы антрополог Дэвид Пилбим из Гарварда и приматолог Элвин Саймонс, работавший сначала в Йельском университете, затем в Университете Дьюка, а также другие учёные стали отстаивать точку зрения, что эта челюсть (её обладателя Льюис назвал рамапитеком) является древнейшей прачеловеческой окаменелостью. Рама — один из древнеиндийских героев, а слово «питек» в переводе с греческого означает «обезьяна». Также существуют приматы, названные в честь индийских богов Шивы и Брахмы. Поскольку возраст некоторых экземпляров, найденных в отлично откалиброванной серии пород Сивалика, составляет 14 млн лет, гоминины отделились от человекообразных не позднее этого периода. В 1960-е и 1970-е годы все студенты, изучавшие антропологию, эволюцию приматов и палеонтологию человека, усваивали, что рамапитек был «первым из гоминин».

Наряду с радиоуглеродной и калиево-аргоновой датировкой существует ещё один метод, позволяющий определить, когда одна группа животных отделилась от другой, — молекулярные часы. В 1962 году легендарный молекулярный биолог Лайнус Полинг (лауреат двух Нобелевских премий) и Эмиль Цукеркандль одними из первых начали использовать молекулярные методы при построении дерева эволюционных взаимосвязей между организмами. Это были первые доказательства эволюции, добытые из наших собственных клеток и ДНК. Полинг и Цукеркандль заметили: количество различий аминокислот в молекулах гемоглобина не просто соответствует разделению эволюционных ветвей исследуемых животных; количество изменений пропорционально тому, как давно два организма отделились друг от друга. Год спустя ещё один из родоначальников молекулярной биологии, Эмануэль Марголиаш, отмечал:

Представляется, что количество остаточных различий между цитохромами-с двух любых биологических видов в основном обусловлено тем, как давно разошлись эволюционные линии, к которым относятся оба вида. Если эта гипотеза верна, цитохром-с всех млекопитающих должен в равной мере отличаться от цитохрома-с всех птиц. Поскольку рыбы отделились от основного эволюционного древа позвоночных раньше, чем птицы и млекопитающие, цитохром-с у птиц и млекопитающих должен в равной мере отличаться от цитохрома-с у рыб. Аналогично цитохром-с всех позвоночных должен в равной степени отличаться от белка дрожжей.

Все эти данные свидетельствуют о том, что молекулярные изменения накапливались со временем, по мере эволюционного расхождения разных групп животных, и что скорость изменения молекул пропорциональна давности разделения эволюционных линий.

Тем временем стали выясняться факты, свидетельствующие, что большая часть ДНК у животных является «мусорной» или как минимум нефункциональной. Огромная часть генома попросту никогда не считывается при экспрессии генов и, следовательно, остаётся невидимой для естественного отбора или адаптивно-нейтральной. Первопроходческие работы японского биохимика Мотоо Кимуры, в частности, показали, что большинство звеньев в ДНК не затрагиваются процессами, происходящими в организме. Эти «адаптивно незаметные» звенья могут спонтанно мутировать, и естественный отбор не будет отсеивать одни их варианты в пользу других. Со временем такие мутации продолжают накапливаться с регулярной скоростью — тикают, как часы. Поскольку естественный отбор не замечает таких изменений, тиканье молекулярных часов становится удобным инструментом для оценки времени расхождения между любыми двумя эволюционными линиями в геологических масштабах. Остаётся лишь откалибровать их, опираясь на хорошо известные моменты основных эволюционных расхождений, зафиксированные в палеонтологической летописи.