Ник Лэйн - Кислород. Молекула, изменившая мир

Открытие Берджес-Шейл продемонстрировало несостоятельность этой идеи. Сланцевая формация, обнаруженная в канадской части Скалистых гор Чарлзом Дулиттлом Уолкоттом из Смитсоновского института в самом начале ХХ в., содержит такое поразительное разнообразие прекрасно сохранившихся мягких частей животных, что сейчас они фактически считаются эталоном. Многие из этих окаменелостей, исследованных Уолкоттом, были «втиснуты» (как позднее выразился эволюционный биолог Стивен Джей Гулд) в рамки современных таксономических групп. Пересмотр их классификации Гарри Уиттингтоном, Дереком Бриггсом и Саймоном Конвеем Моррисом из Кембриджского университета стал предметом книги Гулда «Удивительная жизнь», опубликованной в 1989 г. В лучах яркого света и под микроскопом ученые из Кембриджа восстановили анатомическое строение многочисленных странных двустороннесимметричных созданий и разместили этих невероятных cуществ в отдельные таксономические группы. Их названия говорят сами за себя: Hallucigenia, Anomalocaris, Odontogriphus — никто из них, кажется, не имеет современных аналогов. С глазами на стебельках, в броне, с челюстями-задвижками — эти монстры больше похожи на марсиан из мультфильмов, чем на земных животных.

Отмечая странности вышеназванных существ, Гулд обратил внимание на их внезапное возникновение и практически полное исчезновение. Никаких существенных изменений не было внесено в эту коллекцию созданий, эволюционировавших к концу кембрийского периода (например, все насекомые имеют три сегмента тела и шесть ног), и многие существовавшие в ту пору варианты впоследствии исчезли, не оставив следа. Но затем, вскоре после публикации «Удивительной жизни», были открыты два других отложения того же периода — в Гренландии и в Китае, и странности кембрийской фауны предстали в ином свете. Оказалось, что некоторые загадочные монстры были интерпретированы неверно или им приписывали части тела, принадлежавшие другим животным. Конвей Моррис, ныне являющийся одним из ведущих специалистов по биологии кембрийского периода, заметил, что настоящее чудо заключается в том, насколько знакомыми кажется все эти животные. Статистические данные относительно глубокого сходства между кембрийскими животными впервые в 1989 г. представили Ричард Фортли из Национального музея истории в Лондоне и Дерек Бриггс, тогда работавший в Университете Бристоля, а позднее эти данные были подтверждены и другими исследователями [20] Они применяли так называемый кладистический метод, в рамках которого анализируют не различия, а фундаментальное сходство между видами организмов отражающее их родственные связи. . Но если странное разнообразие кембрийской фауны уже больше не вызывает споров, причины взрыва до сих пор активно дискутируются. Вопрос звучит примерно так же, как его поставил Дарвин: был ли кембрийский взрыв действительно внезапным событием или медленно готовился на протяжении докембрийской эпохи?

Мы знаем больше, чем когда-то Дарвин: за сто лет поиска в докембрийских горах было обнаружено несколько свидетельств древней жизни. Самые известные из них относятся к так называемой эдиакарской фауне. Это радиально симметричные животные, напоминающие медузы, — подушки из аморфной протоплазмы. Некоторые из них имели достаточно внушительный размер — до метра в поперечнике. Группа получила название от Эдиакарских гор в Австралии, где впервые были обнаружены эти животные, но затем аналогичные окаменелости находили на всех шести континентах. Они относятся к вендскому периоду, который закончился за 25 млн лет до кембрийского взрыва. Однако обнаружение этих животных не раскрыло загадку кембрийского взрыва, а, скорее, ее усложнило. Немецкий палеонтолог Дольф Зейлахер, ныне работающий в Йельском университете, считает, что эти подушки с протоплазмой — кроткие вегетарианцы-вендобионты, как он их назвал, были не предками двустороннесимметричных бронированных кембрийских животных, а первым неудачным образцом многоклеточной жизни и либо исчезли до начала кембрийского периода, либо их съели кембрийские хищники. Хотя многие палеонтологи яростно оспаривали точку зрения Зейлахера, считая, что как минимум некоторые вендобионты дожили до кембрия, мало кто отрицает, что эти странные плавучие мешки никак не вписываются в современную классификацию.

Однако вендобионты были не единственными живыми существами вендского периода. По илистому дну океана ползали небольшие черви длиной несколько сантиметров. Забавно, что их следы сохранились в песчаниках Намибии и в других местах. Это самые ранние следы перемещения животных на донных отложениях, относящиеся к докембрийскому периоду. Но точно такие же следы черви оставляют на дне и сегодня.

Червь — синоним смиренности, однако его внешняя простота скрывает довольно сложное строение. Чтобы ползать по дну, нужны мышцы, которые должны сокращаться, опираясь на некий «скелет» (у червя это наполненная жидкостью полость тела). Для мышечных сокращений нужен кислород, но кислород не может диффундировать в ткани на глубину более одного миллиметра, так что самые первые червеобразные существа должны были иметь систему циркуляции и механизм для проталкивания насыщенной кислородом жидкости — что-то вроде примитивного сердца. Для осуществления поступательных движений сегменты тела должны сокращаться координированным образом, а это подразумевает наличие хотя бы простейшей нервной системы. Для перемещения грунта при движении нужен рот, кишечник и анус, и действительно, некоторые окаменевшие следы перемещения червей содержат осадок, когда-то представлявший собой экскременты. Возможно, некоторые черви были хищниками и для охоты им требовались глаза или светочувствительные клетки. Короче говоря, этим примитивным червям следовало обладать многими признаками крупных и подвижных животных. Кроме того, черви имели двустороннесимметричное строение и состояли из сегментов — эти два признака характерны для большинства животных конца кембрийского периода. Таким образом, вероятно, наши самые первые предки среди животных походили на червей, что очень хорошо понимали критики Дарвина, изображавшие в сатирическом свете его видение эволюции Человека.

При всей своей простоте червь — слишком сложное создание, чтобы возникнуть из ничего за одну ночь. Действительно, были обнаружены и более ранние окаменелости, возраст которых оставляет около 600 млн лет. Значит, эти существа жили за 60 млн лет до кембрийского взрыва (примерно столько же времени прошло от момента исчезновения динозавров до наших дней). Мы почти ничего не можем сказать о строении большинства из этих самых первых многоклеточных существ: от них остались нечеткие круговые отпечатки, иногда сантиметрового диаметра, но опознать в них каких-либо животных не представляется возможным. И больше ничего. Если до этого времени и существовали животные достаточно крупного размера, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, им каким-то чудесным образом удалось не оставить после себя никаких следов. О наличии «подготовительного» докембрийского периода можно судить только на основании показаний «молекулярных часов» — вероятно, самого мощного и самого противоречивого метода, имеющегося в распоряжении молекулярных палеонтологов. Молекулярные часы показывают, что эволюция многоклеточных животных (иx называют метазоями) началась как минимум 700 млн или даже больше миллиарда лет назад.