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

Рис. 3.1.Типичная собранная вручную проба с крошечными раковинными включениями, заметными на выветренной поверхности тёмной полосы, пролегающей посередине. Образец из формации Вуд-Каньон в Белых горах (Уайт-Маунтинз) близ Лайды, штат Невада (фотография автора)

Рис. 3.2.Породы из самых ранних кембрийских ярусов (немакит-далдынского и томмотского) не содержат останков трилобитов, но наполнены крошечными фосфатосодержащими окаменелостями, так называемой мелкой раковистой фауной. Некоторые из этих раковин могут принадлежать моллюскам ( Д , З , И ), тогда как другие, очевидно, были спикулами губок или фрагментами сетчатого панциря более крупных существ, в частности червей: ( А ) Cloudina hartmannae, одна из древнейших известных скелетных окаменелостей, из тех же отложений, к которым относятся эдиакарские окаменелости, найденные в Китае; ( Б ) спикула известковой губки; ( В ) спикула, возможно, принадлежавшая кораллу; ( Г ) Anabarites sexalox, трубчатое животное с трёхлучевой симметрией тела; ( Д ) спикула, возможно, принадлежавшая древнему моллюску; ( Е ) Lapworthella, конусообразный организм неизвестной систематики; ( Ж ) скелетная пластина Stoibostromus crenulatus, организма неизвестной систематики; ( З ) скелетная пластина Mobergella, возможно, относившегося к моллюскам; ( И ) капсулообразная раковина Cyrtochites, возможно, относившегося к моллюскам. Масштабные полоски = 1 мм (фотографии предоставлены S. Bengston)

Когда открыли мельчайшие окаменелости, было неясно, к каким группам известных животных они относятся. Некоторые явно напоминали раковины двустворчатых или одностворчатых моллюсков. Другие казались фрагментами сетчатого панциря, покрывавшего тела более крупных существ. Встречалось множество игольчатых или стержнеобразных элементов, так называемых спикул, которые тесно переплетались между собой, образуя единственные жёсткие органы, имеющиеся у губок.

Важно, что многие из них состоят из фосфата кальция (минерала апатита), а не карбоната кальция, из которого строят раковины морские животные. Наряду с примером древнейших брахиопод (лингулоидных), использовавших фосфат кальция для строительства раковин, это позволяет предположить, почему потребовалось так много времени для развития крупных раковинных животных, в частности трилобитов. Видимо, пришлось преодолеть немало препятствий и сложностей, прежде чем в раннем кембрии был запущен процесс минерализации раковин. Во-первых, ни одно из этих крошечных существ не могло секретировать более нескольких десятков тонких слоёв раковины — они не были готовы обзавестись столь крупными раковинами, как трилобиты. Во-вторых, ряд соображений химического характера, наряду с изобилием раковин, состоящих из фосфата кальция (а не карбоната кальция), свидетельствует, что на тот момент содержание кислорода в атмосфере и океанах ещё не достигло уровня 21%, наблюдаемого на нашей планете сегодня. Предполагается, что уровень кислорода был гораздо ниже, что осложняло работу геохимических и физиологических механизмов, которые позволили бы моллюскам выделять минералы для своих раковин.

Дисциплина докембрийской геологии и палеонтологии практически не существовала до 1954 года, когда Стэнли Тайлер и Эльсо Баргхорн открыли первые факты о микроскопических докембрийских окаменелостях и опубликовали информацию о них. Один человек стал выдающимся первопроходцем и авторитетом в сфере докембрийской биологии и геологии, начиная с 1950–1960-х годов и вплоть до своей смерти. Это Престон И. Клауд. За свою научную карьеру я несколько раз встречался с Престоном, и, как вспоминается не только мне, но и Уильяму Дж. Шопфу в его книге «Cradle of Life» («Колыбель жизни»), Клауд возвышался над местностью как башня, хоть и был ростом всего метр шестьдесят семь, обладал сверкающей лысиной и щетинистой бородой. Но он (цитируя Шопфа) был «гигантом, неутомимым чудом, полным энергии, идей, мнений и трудолюбия. Возможно, он был величайшим учёным, работавшим на стыке биологии и геологии, какого дали миру Соединённые Штаты... Клауд не любил пустой болтовни и поражал коллег некоторым высокомерием (кое-кто за глаза называл его “маленьким генералом”, но никогда не говорил этого в лицо). Но одно достоинство Клауда перевешивало любые его недостатки: он был превосходен».

Клауд сделал хорошую карьеру в научной сфере, особенно преподавая в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре и работая в Геологической службе США, где превратил палеонтологию в настоящий локомотив. Новаторское и масштабное мышление Клауда позволило ему стать экспертом во многих сферах, от исследования брахиопод и добычи бокситов до океанографии, изучения коралловых рифов и петрологии карбонатов. В 1974 году он стал писать книги, в которых предостерегал о будущем нашей планеты, исчерпаемости ресурсов и пике нефтедобычи, об антропогенных экологических катастрофах на Земле. Две главные книги на эту тему («Cosmos, Earth and Man: A Short History of the Universe» (1978) и «Oasis in Space: Earth History from the Beginning» (1988)) впервые объединили его масштабные представления о 4,5-миллиардной истории Земли с прогнозами о том, как люди рискуют уничтожить свою планету.

Задолго до того, когда кто-либо стал разрабатывать факты существования древнейшей жизни, Клауд активно изучал докембрийские микроокаменелости и строматолиты, а также искал новые эдиакарские ископаемые. Ещё важнее, что он создал парадигму для понимания докембрийской Земли — эпохи длиной в 3 млрд лет, когда уровень кислорода был низок, медленно эволюционировала одноклеточная жизнь, а затем последовало взрывное распространение эукариотических клеток, вызванное «кислородной катастрофой» между 2 и 1,8 млрд лет назад. Клауд выдвинул много инновационных идей о докембрийской геохимии, составе докембрийской атмосферы и океанов. Его знаменитая работа «A Working Model of the Primitive Earth» (1972) стала основой почти для всех исследований докембрия, проведённых в течение следующих сорока с лишним лет.

Клауду, как и многим другим геологам, не давала покоя большая разница между крупными, но мягкотелыми эдиакарскими созданиями и панцирными трилобитами. В конце жизни он очень обрадовался открытию и описанию мелких раковинных ископаемых раннего кембрия, которые в значительной степени восполнили этот пробел. Но всё-таки почему в докембрии не встречаются раковинные окаменелости? Как мог возникнуть такой эволюционный разрыв между эдиакарской и мелкой раковистой фауной?