Технопарк юрского периода. Загадки эволюции [Александр Александрович Гангнус] (fb2) читать онлайн

А значит:

Ты только охотник, Мальчик!

Мамонт не плачет больше.

Чует, значит,- 

Не брошен!

Тянется к другу

Хобот,

Дышит на руку

Добрую.

Сильные рушат

Руки

Стены ловушки

Грубой.

Сыпят под тумбы -  ноги

Глину и ветки -

Много!

Мальчик с мохнатым зверем

шли по тропинкам древним...

Все в том краю медвежьем

Стало сложней и проще:

Стало охотником

Меньше,

Но человеком -

Больше!

Кайнозой-кайнофит

«Большое видится на расстояньи...» Тем не менее лучше всего мы знаем не архей и не мезозой, а нашу совсем «юную» эру. Кайнозой. Эпоху и суровую (чего стоит, к примеру, жесточайшее четвертичное оледенение, которое, тем не менее, породило удивительное явление - расцвет приполярного сообщества мохнатых зверей во главе с мамонтом) и щадящую (иначе сапиенсу не стать было тем, чем он стал). Хотим мы того или не хотим, о всей более ранней истории Земли мы судим и будем судить в огромной мере по кайнозою. Эпоха могучего горообразования, климатических сдвигов, вспышки новой жизни, жизни теплокровных, эпоха, породившая познающего себя и свои истоки человека.

Когда это началось? Конец древней жизни и начало новой для двух царств не одновременны. Известный наш ландшафтовед географ А.И. Перельман даже использовал особое имя для эры современного ландшафта: «кайнофит». Земля убралась цветами, как бы загодя готовясь к смене эпох и приветствуя ее за миллионы лет до наступления собственно кайнозоя. Это -  эра цветковых, то есть покрытосеменных растений, и началась она еще в первой половине мелового периода, когда эра господства монстров-динозавров, казалось, набирала самую силу.

И все же подлинно современный лик Земля обрела именно в кайнозое. Зародившиеся в мелу покрытосеменные - недоростки-травы захватили огромные пространства, до того, видимо, пустовавшие. Впервые появились на Земле совершенно необычные для прошлого, но типичные для настоящего географические зоны и ландшафты: настоящие саванны, прерии, степи, лесостепи, альпийские луга в горах.

С этого момента, считают многие палеогеографы, начинают свое летосчисление современные почвы - черноземы в степях, подзолистые почвы широколиственных лесов. Целые миры клещей, пауков, насекомых и микроорганизмов ринулись на новые тучные кормища, паразитируя, сотрудничая, приспосабливаясь и изменяясь под влиянием законов эволюции.

Вслед за этой летающей и ползающей мелочью все более уверенно на огромные просторы новых ландшафтов выходили млекопитающие, в мягкой листве новой растительности , все умножающиеся птицы расставались с грубыми манерами своих непосредственных предков, начисто вымерших динозавров, они переставали шипеть по-змеиному, в их клювах окончательно исчезали зубы -  наследство рептильных предков. Они учились клевать и «щебетать, за букашками летать».

За букашками...

Пора перейти к рассказу о птицах и млекопитающих, об их таинственно скором развитии в кайнозое. Но ни появление этих могущественных групп животных, ни самый ход эволюции жизни на суше невозможно понять, если не осмыслить, не осознать великой роли самых многочисленных, хотя и ничтожных, казалось бы, жителей Земли, всех тех, которых в просторечии именуют букашками, а в биологии -  наземными членистоногими.

Речь идет не только о пользе насекомых-опылителей, не о трудолюбии пчел-медоносов, а о решающей роли этих мелких кишащих тварей (чей исток - во влажных почвах середины силурийского периода) в узловых перекрестьях эволюции как самого обильного и калорийного корма. Ученые-ихтиологи очень много внимания уделяют изучению планктона -  мельчайших организмов моря. Там, где океан кишит планктоном, образуется «сгущение жизни», туда устремляется все население моря -  рыбы, кальмары, киты. На суше роль планктона исполняют насекомые, пауки, клещи, черви. Можно смело сказать, что в истории наших предков позвоночных насекомоядство не раз оказывалось главным фактором на узловых станциях эпох.

Освоение суши начинали членистоногие. Пауки, скорпионы, червеобразные предки многоножек научились выживать, оставаясь в выброшенных приливом влажных водорослях. И видимо, очень скоро научились выползать за ними и ловить на отмелях первые рыбы, осмелившиеся выйти на сушу. Эти рыбы, родственники нынешней латимерии, с помощью своих ногоподобных плавников могли настигать многочисленных предков нынешних насекомых. Постепенно они стали все дольше охотиться на суше, а их плавательный пузырь начал превращаться в легочный аппарат. В конце девона наши предки полурыбы-полуамфибии ихтиостеги стали первыми сухопутными позвоночными.

Первые земноводные скоро разделились. Одни, достигнув внушительных размеров, остались, в общем, в воде, питаясь рыбой и своими собратьями. Для них путь волшебных дальнейших превращений оказался закрыт. Другие остались мелкими, а значит, могли довольствоваться прежним кормом. Они все дальше уходили от воды в погоне за начавшими прыгать, бегать, летать насекомыми.

Интересно: у современных амфибий, а вернее у их личинок биологи обнаружили во рту наследие прошлого - железу, выделяющую какой-то клей, способный удерживать насекомых. Это приспособление, не нужное современным довольно-таки ловким и энергичным лягушкам и тритонам, сослужило добрую службу далеким их предкам, не способным поначалу охотиться активно. Им достаточно было только открыть рот.

Начало рептилиям положила та насекомоядная амфибия, ,  которая в погоне за кормом смогла начать размножаться вне воды. Вместо икры появилось яйцо. Ящеры заполонили все стихии. Одни стали травоядными, а вернее растительноядными, другие -  хищниками, третьи -  трупоядами-санитарами. Но где-то в тени все время держалась и существовала группа мелких ящеров, оставшихся верными прежней пище. В чем-то эта группа была как бы примитивнее своих собратьев: она сохраняла еще довольно-таки влажную кожу, обильную всякими железами (у высокоразвитых рептилий кожа совершенно сухая, без желез). Но это был шаг назад ради двух шагов вперед. Время от времени эта группа давала вспышки каких-то странных для своего времени форм, например, покрытых шерстью и, возможно, теплокровных зверозубов -  териодонтов. Но териодонты, оторвавшиеся от высококалорийной еды предков и слишком выросшие, тоже не имели будущего. Будущее было за теми мельчайшими их родичами, которые оставались в тени еще дольше (немногочисленные их остатки палеонтологи пока не могут найти), -  они дали, наконец, миру слабое неприметное существо, способное, однако, выкармливать детенышей жирными выделениями специальных желез на брюхе. Появилось молоко, корм еще более калорийный, чем даже жуки и мухи, питание, позволившее продлить детство и резко повысить его качество...

И опять нашлись насекомоядные млекопитающие, которые не торопились специализироваться, превращаться в хищников или травоядных. И они были вознаграждены за долготерпение: им суждено было дать начало приматам. И сейчас еще невозможно провести резкую границу между отрядами приматов и насекомоядных: как раз посредине расположено живое ископаемое - тупайя, сочетающая в себе признаки, характерные как для прыгунчиков (самых высокоразвитых родичей кротов и ежей), так и для обезьян и человека. И снова шаг назад ради двух шагов вперед -  у приматов есть некоторые очень древние признаки, давно потерянные прочими млекопитающими: устройство их млечных желез, например, очень сходно с «примитивным» аппаратом млекопитания сумчатых! Достаточно примитивной считается и плацента (место в материнской матке, где растет эмбрион) приматов, в том числе и человека, например, по сравнению с плацентой грызунов.

И, наконец, птицы. Они появились в юре, сформировавшись из оперившихся (вероятно, вначале без «мечты о воздухе», а в связи с необходимостью хранить тепло тела и высиживать яйца в гнездах) мелких динозавров (крупные могли сохранять тепло тела до утреннего солнца и в теплокровности не нуждались, оно бы им даже вредило, теплокровные должны на порядок больше есть и долгого поста не выносят). На суше и в воздухе в «парке юрского периода» (и мелового, конечно) господствовали их крупные сородичи, динозавры, птеродактили. Соревноваться с ними можно было только в своем «легком весе», используя при погоне за насекомыми повышенную маневренность оперенного крыла. В этой экологической нише птицы и дотянули до кайнозоя, когда исчезли мезозойские гиганты. Для птиц, как и для млекопитающих, в кайнозое начался адаптационный взрыв видообразования.

Ученые много спорят и думают о движущих силах эволюции, о причинах ее поступательного хода, прогресса, ее необратимости. В этой области по сей день много неразгаданного. Предположение о том, что насекомоядность сопровождала главную линию эволюционного прогресса позвоночных животных (а наиболее полно эта гипотеза сформулирована видным советским палеонтологом Б. Родендорфом), конечно, не решает всех проблем, но многое скрепляет воедино, намечает магистраль через лабиринты эпох, приближает такое решение.

Эогиппус

По веткам прыгал эогиппус,

Он проявлял и прыть, и гибкость.

Он листья сочные жевал,

Он птичьи яйца воровал,

Клыками белыми сверкал,

Был мал,

И не подозревал,

Что род его блеснет талантом,

Что станет внук его гигантом,

Узнает славу Россинанта

И блеск гусарского полка.

По веткам прыгать -  что за дикость!

Лошадкой станет эогиппус,

Конем могучим, а пока

Конек похож на горбунка:

Он ростом только в три вершка.

Кванты эволюции

Да, ящеры вымерли и оставили своих успевших опериться сородичей и миллионами лет угнетаемых ими робких мелких млекопитающих властелинами мира. Зверям не обязательно было уже держаться прежнего образа жизни и питания: к их услугам были совершенно пустые пастбища и кормища (а надо сказать, нетребовательность насекомоядных к пище -  они легко переходят к всеядности -  осталась в них и по сей день). А от всеядности недалеко и до специализации в хищничестве или травоядности.

В Африке, Индии, на Шри Ланке, в Малайзии и Индонезии в нескольких видах распространены странные зверьки. В сказках малайцев канчиль (таково местное название этого млекопитающего) - то же, что Лисичка-сестричка или Братец Кролик у европейцев. Зверь невелик: самый мелкий канчиль величиной с котенка, самый крупный - с зайца. Что же это за зверь?

Он заправский пловец, отлично ловит и ест рыбу и жуков... И мышей! И крабов! И падаль... Но больше всего любит попастись на ветках деревьев, пожевать любимые листочки. Из пасти у него торчат острые клыки, он пребольно кусается. Спать любит на деревьях, в дупле, на развилках сучьев; он лазит по лианам не хуже обезьяны. На ногах у него... копытца. По четыре на каждой конечности.

Махайрод, один из саблезубых кошачьих гигантов, тупик эволюции

Чтобы закончить портрет, придется все-таки представить зверя: это жвачное парнокопытное животное, зовутся он и его собратья оленьками. Безрогие оленьки - действительно родственники оленей и коров, они чрезвычайно похожи на ископаемых третичных, эоценовых оленьков, давших пятьдесят миллионов лет назад начало нынешним жвачным.

Портрет многозначительный. Такими, маленькими и еще очень не определившимися в образе жизни и питания, оставались тогда, в эоцене, все млекопитающие -  и предки нынешних лошадей эогиппусы, и предки нежвачных парнокопытных, и предки верблюдов.

Все эти формы произошли от самых первых пятипалых копытных - конделляртр. А те вместе с современными хищниками произошли от примитивных хищников креодонтов. Примитивных, ибо они во всем походили еще на древних насекомоядных. Просто они стали больше ростом, и прежнего блюда -  насекомых -  им стало явно недостаточно.

Как происходят удивительные превращения в ходе эволюции? В принципе на этот вопрос ответил Ч. Дарвин. Великий натуралист при этом довольно мало опирался на данные «исторической биологии» - палеонтологии. Решение, как и в случае с атоллами, Дарвин нашел, распознав разные фазы процесса в соседствующих формах животных. Например, изолированные на островах Тихого океана вьюрки заметно менялись от острова к острову. При этом ряды изменчивости на глазах постепенно приводили к новым видам.

Но эволюционная теория - это такое здание, которое не построить полностью даже в течение столетия. Открытые Менделем почти одновременно с «Происхождением видов» законы наследственности сначала никто не заметил, потом за них ухватились, как за «опровержение» Дарвина, и лишь в XX столетии они влились в дарвинизм. Возникла синтетическая теория эволюции, которая сводит сказочный мир превращений животных и растений к математически точным законам комбинаций генов на молекулярном уровне, к мутациям и отбору желательных мутантов, то есть тех, кто наилучшим образом подходит к требованиям среды. Отбор может быть стабилизирующим, отбраковывающим всех мутантов, и тогда вид почти без изменений способен прожить сотни миллионов лет.

Например, наш живой предок «старина четвероног» -  кистеперая рыба латимерия в глубинах океана сохранила свой первозданный облик. Там отбор был стабилизирующим. А вот ближайший ее сородич, погнавшись когда-то за выползающими на сушу членистоногими, преобразив себя, преобразил мир! В той «экологической нише», в которую он попал, отбор был другим: на ловкость, на выносливость к сухости, А на самую «мутабильность», ибо способность к мутациям, к учащению проб и ошибок в процессах передачи наследственной информации - тоже, вероятно, наследуемый признак, в какой-то особой обстановке становящийся преимуществом.

Один из основателей синтетической теории, выдающийся английский палеонтолог Дж. Симпсон, писал о «давлении отбора», когда ускоренно меняющиеся условия существования, например исчезновение привычной добычи, требовали такой ускоренной мутабильности. Гигантский медведеподобный третичный тигр-саблезуб пал жертвой своего совершенства: совершенное хочет стать памятником самому себе, оно не способно быстро меняться. Зубы-сабли, очень хорошо приспособленные к убийству травоядных определенного размера и повадок, не смогли исчезнуть, когда такие травоядные вымерли. Красивые, но нелепые в новых условиях «клинки» ста- i ли только мешать.

В третичном периоде до того изолированная Южная Америка присоединилась к Северной, и по Панамскому перешейку в новые места хлынули древние североамериканские копытные. Очутившись в новых условиях, среди незнакомой растительности и весьма экзотического животного мира, сообщества животных испытали что-то вроде эволюционного «стресса» - взрыва. Палеонтологам улыбнулась редкая удача -  увидеть этот стресс, вернее, его признаки в отложениях минувших эпох. Из раскопов вынимали груды костей животных, живших бок о бок, но резко отличавшихся друг от друга. «Внутригрупповая изменчивость огромна, имеется так много переходных типов, что проблема таксономии (классификации.-  А.Г.) кажется совершенно безнадежной»,- пишет Симпсон и выделяет особый тип превращения видов: взрывную, или квантовую, эволюцию.

Эта область науки еще вся окутана тайной. Ученые знают, что в условиях перенаселенности у животных наступает какой-то психический надлом, когда совершенно здоровый олень падает мертвым от простого хлопка в ладоши, когда кишащие массы грызунов тысячами кидаются в воды океана и гибнут. Но каким образом резкое изменение условий вызывает массовую «мутабильность» в небольших группах животных - совершенно не ясно. Может быть, психика здесь ни при чем и на биохимические основы аппарата наследственности действуют геохимические изменения в ландшафте? При усиленном горообразовании (а оно в кайнозое именно таким и было) ускоряется смыв, эрозия почвы, слоя осадочных пород, на поверхность выступают гранитные массивы, обладающие довольно сильной радиоактивностью, в травы, организмы животных проникают ионы новых микроэлементов -  все это может влиять на скорость самопроизвольных мутаций в аппарате наследственности.

Возможно, что этот механизм действительно участвовал в скачкообразной, стремительной эволюции кайнозоя, но все загадки этого периода «так просто» не объяснишь.

Мутация -  это уродство, отклонение от нормы. Взрыв таких уродств чаще должен приводить виды и роды к гибели: стандарты поведения входят в противоречие с меняющимися органами тела, нарушается брачный контакт (уроды, «белые вороны» вызывают естественное отвращение, неприятие). Но если уж группа животных справилась со всеми этими трудностями, если хотя бы ничтожная ее часть выживет в новых условиях -  эволюция делает один из тех загадочных скачков, которые почти невозможно проследить в палеонтологической летописи и которые всегда предшествовали появлению принципиально новых групп животных. Примеров таких загадок много: в кайнозое это киты, слоны, еще раньше, в мелу, -  сумчатые.

Ученые часто связывают зияющие провалы в узловых моментах эволюции с неполнотой палеонтологической летописи, некоторые из палеонтологов давно уже обратили внимание на систематичность этих провалов, как будто кто-то нарочно аккуратно вычеркивал самые важные строчки из книги эпох. Пришлось поделить эволюцию на два далеко не равных по интенсивности и продолжительности способа эволюции -  типогенез и типостаз. Типогенез -  это когда бурно и быстро закладываются важные направления, возникают новые типы животных или растений. Продолжительность этих эпох миллионы, ну, десятки миллионов лет. Типостаз - длящийся целые эпохи, порой сотни миллионов лет процесс заполнения заложенными при типогенезе типами самых разных экологических ниш, дробного видообразования без крупных эволюционных событий.

Дж. Симпсон, развивая свою идею квантовой эволюции, подчеркивает, что иначе и не может быть, что свидетельства эволюционного взрыва, вроде обнаруженного у копытных в Южной Америке,- это редчайшая удача, что взрыв изменчивости может происходить лишь в небольших группах животных, а родоначальники, измененные животные (или растения - безразлично), выходят из потрясения в очень малом числе; и прежде чем их останки начнут оставлять в палеонтологической летописи заметные следы (удачно, захороняется лишь ничтожный процент умирающих животных), пройдут еще тысячи, а то и миллионы лет. И палеонтологи видят уже вполне оформившиеся виды и роды, медленно меняющиеся по законам обычной «линейной» первоначально дарвиновской эволюции.

По этим законам очень сходным образом развивались лошади, слоны, верблюды, киты. Сходство в данном случае было главным образом в неуклонном росте. Размер -  очень важный показатель. Хороший рост защищает от хищников, а в воде он и энергетически выгоден: объем тела, а значит, производство тепла растет в кубической прогрессии, поверхность кожи и, следовательно, расход тепла - только в квадратичной, а вес уничтожается по закону Архимеда. Именно размер позволял динозаврам-гигантам долго и успешно конкурировать с более прогрессивными млекопитающими. Их холоднокровные тела за ночь не успевали охладиться, а ненужность выработки высокой температуры тела на порядок уменьшала зависимость от свежей пищи. В условиях периодических голоданий - огромное преимущество! Впрочем, и млекопитающие уже в кайнозое не могли не расти: ведь гиганты ящеры, их предшественники, исчезли, открылись пути в такие «экологические ниши», занять которые могут животные лишь весьма крупных размеров (но уже не таких гигантских, как у рептилий).

Интересен комментарий Дж. Симпсона к схеме эволюции лошади, разработанной в прошлом веке великим русским дарвинистом Ковалевским. («Парадная лошадь дарвинизма» - язвили весьма еще активные антидарвинисты конца позапрошлого века.) В третичном «эдеме», в самом теплом начальном периоде кайнозоя - эоцене, маленькое четырехпалое существо, почти ничем не напоминающее лошадь, обитало под пологом роскошных лесов Северной Америки. Конечно, внешне эогиппус показался бы родичем нынешнего канчиля. Вполне возможно, что пралошадка, как и канчиль, была еще всеядной. Может быть, она умела залезать и на деревья. И все же эогиппус был прямым предком непарнокопытной лошади и лишь побочным родственником парнокопытного жвачного канчиля.

Эогиппус начал от поколения к поколению расти. Этот процесс шел под пологом леса и поначалу, по мнению Симпсона, никак еще не был связан с переходом на подножный корм: хорошо изученные зубы эогиппуса могли жевать лишь мягкую лесную листву. Но эогиппус рос (при этом у пего с опережением вытягивалась, становилась все более лошадиной морда), как будто наперед знал, что ему предстоит стать лошадью! Такое эволюционное развитие Дж. Симпсон назвал преадаптацией, то есть приспособлением впрок.

Конечно, в действительности никакого предвидения не было - это только сейчас, на страницах палеонтологической летописи, мы видим, к чему шло дело. А дело шло к тому, что в результате быстрого роста у пралошади ускоренно росли зубы. В какой-то момент они стали настолько «лошадиными», длинными, что их стало хватать на лошадиный век и при питании жестким относительно новым кормом - травой. Трехпалый мезогиппус уже вовсю пасся на лугах, не отходя, однако, слишком далеко от леса. Но тут уже началась постадаптация, обычное приспособление к новой жизни: изменились ноги, приспособившись для бега на просторе, еще больше увеличился рост. А когда началось иссушение климата, а значит, рост степных ландшафтов, лошадь сформировалась окончательно как степное, табунное животное.

Изгнание из Эдема

От забора -  и до обеда... Это такой анекдот есть, про старшину, который еще до Эйнштейна таким образом доводил до новобранцев идею о взаимопереходе пространства и времени.

Маленьким дошкольником я произрастал в поле. «В поле» - это значит в летней геологической экспедиции, с матерью или с отцом. Девать меня было некуда, да и сытней было в военные и первые послевоенные годы не в шахтерском поселке, где мы жили и где среди детей свирепствовал рахит, а в степи, где и дичь водилась, и рыба в озерах, и молоко у русских (кумыс у казахов) можно было на табак и чай выменять, да и пшеницу на еще не распаханной казахстанской ковыльной целине кое-где и тогда сеяли - колоски перетирали, провеивали в ладонях губами, зерна запекали в костре в виде лепешки, казавшейся необыкновенно вкусной. Это было интересное детство, и не только потому, что на природе (по утрам я лез под раскладушку рвать подозревшую степную клубнику). В большой камеральной палатке были карандаши всех цветов (роскошь в те годы), бумага. И карты. Секретные, штабные (там чуть не каждое дерево было обозначено). Их можно было рассматривать и сверять с окружающей действительностью целыми часами. И - геологические. С ними было сложней, хотя «топооснова» - дороги, ручьи, озера -  была знакома. Цвета, шифрующие выходы на поверхность разных земных слоев, были яркие, красивые, но условные, не только ребенку, но и взрослому человеку без образования мало что говорящие. Эти выходы назывались «обнажения», и я почти до взрослого состояния знал это слово только в таком значении. Видимо, я достаточно настойчиво приставал к взрослым, поскольку на всю жизнь усвоил: пройдя от ручья до макушки невысокой сопки Кирзухи, поросшей на макушке «заячьей капустой» и усеянной красивыми белыми кусками кварца, я прохожу не только в пространстве, но и во времени, назад через несколько геологических эпох, между которыми очень много лет (что такое миллионы, я тогда, конечно, понимать не мог). Поэтому, когда через много лет я узнал, что современная наука числит время еще одной координатой нашего мира, вполне равноправной -  до взаимозаменямости -  с верхом-низом и двумя горизонталями, я воспринял это как нечто очень знакомое и естественное. Ибо я вырос там, где эта координата легко и естественно переходила в путь «по обнажениям», от ручья до Кирзухи...

34 миллиона лет назад (точнее 33,9) проходила во времени (и в пространстве геологических карт) обычная, рядовая граница между двумя неглавными эпохами внутри палеогена, начального периода нашей эры, кайнозоя. Между эоценом и олигоценом. Эоцен (сам начавшийся с грандиозного вымирания морских беспозвоночных) был этаким маленьким подобием влажного и теплого, от полюса до полюса каменноугольного периода. Эоцен тоже оставил, кстати, отложения углей, его долго было принято считать этаким палеонтологическим Эдемом, где у природы не было плохой погоды, вернее климатов, а за еще мелкими млекопитающими, проходившими основные разделения на нынешние отряды, охотились гигантские беспощадные не летающие птицы весом в полтонны - диатримы, взявшие на себя роль своих вымерших родственников, хищных динозавров.

Олигоцен же, давший эволюции первых млекопитающих-гигантов, в океане китов (происходивших, возможно, от каких-то копытных -  бегемотов сегодня некоторые ученые считают этакими недостаточно продвинувшимися недокитами), а на суше безрогого носорога индрикотерия величиной с двухэтажный лондонский автобус, и первых слонов мастодонтов, вообще открыл эру гонки в размерах среди млекопитающих (в том числе и предков лошадей). Животный мир планеты окончательно оформлялся в нечто почти современное, эволюция оправилась от потрясений меловой катастрофы, из которых главным было исчезновение господствовавших на суше, на море и в воздухе весьма совершенных и хорошо приспособленных к самым разным «экологическим нишам» динозавров.

И все же каждая граница в книге эпох -  это прежде всего очередной крах тех или иных групп живых существ. И граница между эоценом, золотым веком кайнозоя, и гораздо более суровым олигоценом -  не исключение. При том, что похолодания, а тем более оледенения, еще не было, климат по всей земле стал резко континентальнее. Появились настоящие зимы. И первыми на них отреагировали самые многочисленные в прошлые эпохи, начиная еще с кембрия, ракообразные. Их и сейчас немало, крабов, раков, рачков, дафний, креветок и прочих омаров и лангуст. Но было неизмеримо больше. Они составляли основную массу кормовой базы в океанах. Так что их гибель повлекла за собой вымирание и многих других групп морских животных, например некоторых рыб. Вымирание опустошило шельфовые моря олигоценового периода. «Мы, в общем, выяснили, что хотя летние температуры летом оставались на прежнем уровне, зимой они упали на 4 градуса Цельсия»,- писала в журнале «Нейчур» американская исследовательница из Мичиганского университета Линда Айвени в 2000 году.

Распространение зимних похолоданий было сигналом. С начала олигоцена наша эра, кайнозой, неуклонно скатывается к оледенению, которое началось еще через многие миллионы лет, в миоцене (14- 20 миллионов лет назад в Антарктиде). Австралия, как бы предчувствуя, к чему идет дело, еще в райском эоцене отделилась от обреченной Антарктиды и в ходе великого дрейфа двинулась к экватору. Целый мир самых древних зверей планеты остался и был обречен на вымерзание. О том, какой была жизнь на оставшейся у полюса Антарктиде, пока она еще была, мы можем судить лишь по косвенным австралийским и южноамериканским свидетельствам. (Палеонтология на ледовом континенте делает лишь первые шаги.) Оледенение стало мировым и достигло максимума в нашу четвертичную эпоху.

Выживают приспособленные,

а торжествуют неудачники?

Выживание приспособленных - так когда-то кратко определяли суть дарвиновского учения об эволюции некоторые ученые.

Один из них, Депере, в 1876 году вывел «правило прогрессивной специализации». Киты, как недавно выяснилось с помощью новейших методов молекулярно-генетического анализа, произошли от копытных, и даже конкретно, от парнокопытных сухопутных предков, когда-то залезших в воду. И сначала, наверное, они были растительноядными или всеядными, как их довольно-таки близкие родичи свиньи, то есть не брезговали и ракушками, и рыбой, и рачками. Их еще более близкий сегодняшний родич - полностью растительноядный бегемот (бегемоты и сигнализируют друг дружке под водой совсем как дельфины, и рождают детенышей под водой)⁵.

Но потом, уже полностью перейдя на житье в воду, некоторые из китовых предков стали развивать в себе качества хищников -  зубы, высокую скорость. Другие стали терять зубы и цедить воду, вылавливая мелких рачков, через специальные усы. Появились зубастые и беззубые киты. Потом зубастые опять поделили между собой кормовые базы: кашалоты стали нырять за кальмарами, дельфины гоняться за рыбами, касатки стали разбойниками морей, нападая на крупных рыб и сородичей - китов. Все дробней и специализированней становились китообразные животные, все выше их организация, приспособления для определенного образа жизни.

Это и есть прогрессивная специализация. Но исчерпывает ли она все богатство процессов эволюции? Может ли дельфин или его потомок выйти на сушу, начать какую-то новую жизнь? Может. Но вероятность этого ничтожна. Правило прогрессивной специализации требует, чтобы новые разновидности шагнули дальше по тому же, уже намеченному пути, разделив еще мельче, еще дробней зоны обитания и кормежки. В ходе прогрессивной специализации эволюция как бы мельчает, производя огромное количество веточек, но не способна на выделение совершенно нового крупного эволюционного древа.

Но новые направления в эволюция все- таки возникают. Значит, правило прогрессивной специализации не годится на все случаи жизни.

Эоценовый «свинокит», портрет предка китообразных

Мы уже говорили, что крупные изменения, зарождение больших новых групп в эволюции, происходят в эпохи «взрывов жизни», пока правило прогрессивной специализации еще не вошло в полную силу. От не очень специализированных и развитых звероящеров произошли млекопитающие, а сами звероящеры ведут свой род от рептилий, сохранивших многие черты предков-амфибий. Приматы, «наш» отряд зверей, некоторыми чертами строения напоминают примитивнейших из плацентарных зверей - древних насекомоядных, от которых произошли.

Специализация загоняет в такие тупики эволюции, откуда ходу назад, на большую дорогу эволюции уже нет. И потому другой видный ученый XIX века, палеонтолог Коп, провозгласил другое правило эволюции: правило происхождения новых групп от неспециализированных предков.

По этому правилу, большое эволюционное превращение возможно только в том случае, если животное-родоначальник еще не успело углубиться в коридоры специализации.

Конечно, два правила -  Депере и Копа - противоречат друг другу. Как может сохраняться примитивный тип, если все вокруг приспосабливаются почем зря, захватывают лучшие куски? Он все время будет находиться на грани вымирания.

С другой стороны, как бы происходила эволюция, если бы все животные были только и исключительно «приспособленцами»? Но поскольку эволюция была - это факт, которому читающий и пишущий эти строки столь прекрасное подтверждение, - значит, оба правила, хотя они и противоречат одно другому, действовали и действуют (правда, ими вовсе не исчерпываются правила эволюции). Да, палеонтологам не часто удается разыскать разветвления «родословных древ», родоначальников, тех животных, от которых в виде адаптационных радиаций, или «взрывов жизни», пошли важные стволы эволюции. Ведь эти родоначальники, по правилу Копа, были не специализированы. Это как бы неудачники, живущие порой на грани вымирания и потому малочисленные (наш вид Гомо сапиенс, как подсчитали генетики, насчитывал в Африке в некий критический, но многое определивший на будущее период, всего две тысячи особей - население одной деревни), а значит, найти останки - в земных слоях очень трудно, почти невозможно.

Зато когда в природе происходит какое-то большое изменение или группе удается найти свободную от конкурентов территорию, картина меняется. Неудачники выходят на сцену. Происходит «взрыв жизни» - множество ветвей разом появляются в палеонтологической летописи. Это уже действует правило Депере.

Иногда млекопитающих так и описывают - гонимыми неудачниками в юре и мелу. Их спасало, дескать, от полного вымирания только то, что они были маленькими и могли прятаться в норах и в густой листве деревьев. Они были насекомоядными, а этого корма всегда хватало на всех, а потому они дотянули до конца мела, когда властелины мира - ящеры вымерли.

Но может быть, все было еще сложнее. Предки млекопитающих, звероящеры, были огромной, хорошо приспособленной к самым разнообразным условиям группой, и это не помешало им стать переходной группой от древних ящеров-пеликозавров к млекопитающим. Да и млекопитающие... Они были мелкие и незаметные. Зато их наверняка было много, да и чем жизнь на деревьях и в норах хуже любой другой жизни?

Ответов на все эти вопросы много, что означает: вопрос открыт. И впереди -  новое развитие эволюционного учения и новые открытия.

Запасной вариант. Сумчатый человек?

Неожиданны и многозначительны парадоксы эволюции. Конечный результат эволюции ящеров -  звери сохранили в себе примитивные, с точки зрения порядочного ящера, черты, идущие еще от амфибий; величайшее достижение в растительном мире -  покрытое семя подозрительно смахивает просто на нераспустившуюся почку голосеменного растения. А аристократия мира млекопитающих - приматы не только близки к самой древней и несовершенной группе зверей - насекомоядным, но и в чем-то еще консервативнее их: млечные железы приматов что-то уж очень похожи по принципу действия на млечные железы сумчатых. Да и человек, говорят, некоторыми признаками - например устройством ушной раковины - больше похож на обезьяньих детенышей, чем на взрослых, сформировавшихся человекообразных обезьян.

Конечно, не всегда ясно в точности, что за крюк сделала эволюция, чтобы «добиться своей цели» - эволюционного прогресса. Ясно только, что прогресс -  понятие сложное и что в углах мастерской природы всегда припрятано какое-нибудь старое приспособление, готовое на новом уровне стать из техники вчерашнего дня важной деталью современного устройства. ,

Это присказка. А сказ -  о целом мире совершенно особенных животных, как будто более примитивных, чем наши q собратья по подклассу высших, плацентарных млекопитающих. Австралия, страна сумчатых животных, -  это естественный заповедник природы, мир, где десятки миллионов лет жила и развивалась «контрольная группа», которая в случае неудачи основной линии эксперимента эволюции вполне могла бы принять эстафету развития. Дать скачок, который привел бы... впрочем, дальше может идти только чисто фантастический сюжет.

Но основной эксперимент природы завершился если и не удачей, то очень интересным результатом - появлением человека. Завершился, ибо с приходом человека кончается естественная эволюция и начинается новая - искусственная, за-; висящая от хозяйственных нужд покорителя природы. Техноген -  уже придумано название нового геологического периода, прервавшего саморазвитие мира. И контрольная группа -  сумчатые, видимо, так и не выйдут на главную магистраль.

«Специалисты по сравнительной психологии, лингвисты и социологи могли бы пожалеть о том, что в группе сумчатых не возникло форм, аналогичных приматам», -  пишут эволюционисты П. Эрлих и Р. Холм. И это их высказывание не случайно, оно отражает восхищение ученых мощью эволюционных законов, по которым на изолированной с мелового периода Австралии возникли почти все знакомые нам, жителям северного полушария, типы животных с одной только поправкой: они -  сумчатые!

Разделились две главные ветви млекопитающих еще в меловом периоде, на уровне примитивных насекомоядных, и развивались дальше врозь. Но... сумчатого крота и африканского золотистого крота почти невозможно различить. По австралийским Эвкалиптам прыгают сумчатые белки, и даже еще более конкретно: сумчатые летяги. Есть и кроликоподобные существа с сумкой. Может быть, еще воет на луну в горах Тасмании уничтоженный человеком сумчатый волк, разрывает муравьиные кучи сумчатый муравьед. Были и вымерли сумчатый лев и сумчатый носорог.

Биологи говорят об этом так: образование видов шло у сумчатых и плацентарных раздельно, но параллельно. Параллелизм - величайшая проблема эволюционной науки. В чем причины этого явления? Говорят, сумчатые двойники привычных европейцу зверей - пример необычайной силы «приспособительного» параллелизма. Сумчатый крот потому обрел все признаки крота, что обитал в тех же условиях. Лапы-лопаты - их естественный отбор дважды «изобрел» как лучшее средство передвижения в неподатливой, плотной среде - почве. Столь же необходимыми, неизбежными для подземного жителя оказались вытянутое цилиндрическое тело, короткая плотная шерстка.

Как земные ветры, дожди, течения образуют совершенно одинаковые в разных уголках Земли овраги, барханы, дюны, пляжи, холмы, так одинаковая среда, один способ питания формируют через посредство естественного отбора наиболее приспособленные типы животных. Белка как форма настолько идеально приспособлена к своему образу жизни, что всякий вынужденный жить так же неизбежно обретет очень похожую внешность, те же приспособления для лазания, прыгания, планирования.

...Происхождение котиков, моржей, тюленей окутано тайной. Где-то в середине третичного периода они выделились из какой-то группы наземных хищников. Многие тюлени и сейчас еще «выражением лица» похожи на... куниц, а точнее, на плавающих куньих -  выдр. Видимо, через эту «выдровую» промежуточную стадию и шло развитие современных ластоногих. В воде зверям понадобились новые технические устройства, например воздушные мешки. И они есть: у тюленя, у моржа. Но это приспособления, появившиеся «самостоятельно»: тюлень «сделал себе» мешок из участка трахеи, а морж -  из пищевода.

Вода -  среда с очень высокими требованиями к внешности тех своих обитателей, которые желают в ней двигаться. Вот почему так похожи в профиль самые скоростные животные из всех групп позвоночных, обитающих или обитавших в воде: дельфин, акула, ихтиозавр, вымерший в мелу... Схожи по многим признакам и животные, так сказать, средних скоростей. Ласты тюленей похожи на ласты плезиозавра. Сам позвоночник появился как приспособление для быстрого передвижения. И когда некоторые роды беспозвоночных животных вынуждены были переходить к быстрому движению в толще воды, у них тоже развивалось нечто вроде хребта; так было с белемнитами, остатки внутренних раковин которых вытягивались вдоль тела (окаменелости этих «самодельных, позвоночников» часто находят в отложениях мелового периода в виде «чертовых пальцев»). Те, кто ел консервы из кальмаров, находили в них тонкие хрящеватые струны - остатки былой раковины этих моллюсков, превратившиеся в своеобразный «хребет» быстрых «приматов моря».

Потрясающий пример приспособительного параллелизма -  глаза кальмаров и осьминогов. Их почти человеческий взгляд трудновыносим. Все в них, как в настоящем глазу позвоночного животного, и все это изобретено «в другой раз»: другие ткани пошли на выделку как будто тех же зрачка, хрусталика, сетчатки. Зоркий глаз был необходим высокоразвитому родичу улитки, и он появился, изумительно похожий на человеческий, подтвердив тем самым совершенство, законченность этого изобретения природы.

И все же жизнь  это не грубый материал, который природа переделывает, как хочет. Многое, очень многое намекает, а иногда и прямо говорит: есть у эволюции какие-то свои тонкие законы, выходящие за рамки простого соотношения среды и живого существа... Вот, скажем, три вида тыкв. В пределах одного вида - набор сортов, разновидностей. Один сорт дает крупные плоды, у другого -  особый аромат, у третьего - семечки особой формы, у четвертого -  плоди, созревая, распадаются. И оказывается -  весь набор разновидностей с очень похожими свойствами есть и у другого вида, и у третьего. Похожими до такой степени, что на взгляд неспециалиста две тыквы разных видов, но одной разновидности изменчивости кажутся родными сестрами, а две тыквы, выращенные из семечек одной «мамы-тыквы», часто кажутся совершенно не похожими друг на друга.

В 1920 году великий советский генетик Н.И. Вавилов сделал сенсационный доклад на III Всероссийском селекционном съезде. Он сформулировал «закон гомологических рядов в наследственнойизменчивости». «Это биологи приветствуют своего Менделеева»,- восторженно крикнул один из участников съезда, услышав гром оваций зала. И действительно, закон Вавилова, подобно менделеевскому, позволял предвидеть будущее, предсказывать появление или существование в природе неизвестных сортов растений с определенными свойствами, ибо такие «пустые клеточки» легко заполнялись при сравнении с параллельным рядом изменчивости родственного растения.

Это будущее. А прошлое? Можно ли использовать закон гомологических рядов для объяснения и разгадки эволюционных зигзагов? Иногда как будто да. Советский палеонтолог А. Розанов (сейчас директор Палеонтологического института и музея), построив в гомологические ряды раковинки вымерших древних организмов -  археоциат, сумел предсказать формы еще не открытых, плохо сохранившихся родов этих мельчайших организмов кембрийского периода. Но в целом закон Н. Вавилова пока еще почти не применялся для объяснения загадок эволюции. Оно и понятно. Очень трудно отличить в окаменелостях признаки параллелизма, вызванные условиями среды (часто о древней среде почти ничего не известно), от признаков параллелизма «самопроизвольного».

Но некоторые палеонтологи (к их числу, прежде всего, следует отнести рано умершего нашего крупнейшего палеоботаника Сергея Мейена) убеждены: без правильного понимания и применения закона Н. Вавилова современная теория эволюции обойтись не сможет. И может быть, даже в таком ярком примере приспособительного параллелизма, как схожесть некоторых видов сумчатых и плацентарных млекопитающих, сыграла свою роль некая предопределенность: и те и другие животные несут в себе наследстве иную информацию от одного и того же невзрачного насекомоядного протозверя, общего примитивного предка, возможно еще яйцекладущего, вроде ехидны или утконоса.

Предопределенность... Слышится в этом слове нечто от мистики и во всяком случае от идеализма. И ученые пытаются найти простые, сугубо материальные объяснения появлению схожих признаков у близких видов и родов. Была выдвинута такая гипотеза: вновь появляющиеся признаки - не абсолютно новые, они были когда-то у общих предков параллельных форм животных или растений. И гены, управляющие этими признаками, остались в цепочках ДНК клеток потомков. Потом в признаках отпала нужда, и особые вещества, репрессоры (этим процессом тоже управлял естественный отбор), подавили соответствующие гены, закрыли их для считывающего устройства аппарата наследственности. Иногда так действительно может быть. Но крайности склонны смыкаться: «простое материалистическое» объяснение, если распространить его на всю эволюцию, быстро приводит к... идее первоначального творения, невыносимой для подлинного эволюциониста!

В самом деле, представим себе этого предка, скажем общего предка млекопитающих, у которого в генах запланированы и сумка, и плацента, и все признаки, проявлявшиеся впоследствии у разных видов, родов и отрядов зверей. Но эволюция тянется из более древних времен: очевидно, у родоначальника ящеров эти признаки в генах тоже были. Так же можно рассуждать и про общего земноводного нашего предка, и про первое позвоночное существо, и так вплоть до самой первой ДНК какой-нибудь прабактерии, в которой кем-то была заложена вся последующая эволюция! Абсурд? Конечно!

Все, разумеется, обошлось без первоначального «великого замысла». Предопределенность была в другом -  в коренных свойствах материи вообще и живой в частности. В прошлом веке некоторые биологи указывали на сходство рядов изменчивости земноводных с рядами изменчивости... спиртов! Тогда это сходство казалось какой-то внешней аналогией, забавной игрой природы. Но сейчас, в век торжества биохимии и биофизики, когда мы знаем, сколь многое в процессах передачи наследственности, в процессах обмена веществ зависит от молекулярных структур, от расположения, казалось бы, второстепенных радикалов на длинных нитях органических молекул, многое изменилось.

Делает лишь первые шаги эволюционная биохимия. Но уже известно, что эволюция шла не только на многоклеточном уровне, на уровне организмов,- направленные изменения происходили и на молекулярном, и на клеточном уровне, то есть на уровне химических и физических структур. Отсюда уже недалеко и до «гомологии спиртов».

Еще сам Н. Вавилов говорил о гомологических рядах... предельных и непредельных углеводородов. А советский биолог и математик Ю. Урманцев в журнале «Вопросы философии» как-то предложил применять закон Вавилова для всей природы. Математическими выкладками Урманцев обосновал общность отклонений в структуре молекул и, скажем, в венчике цветка. Как не вспомнить здесь, что покойный Дж. Бернал считал биологию частью некоей будущей науки, которую он называл «обобщенной кристаллографией»!

Все это пока в стадии споров, становления, но уже теперь ясно, что в основе таинственной гомологической предопределенности будущей изменчивости вида - вполне конкретные, материальные свойства молекул. Именно они по каким-то законам, возможно сходным с законами кристаллохимии, содержат в себе потенциальную возможность изменения формы, состава, определенной последовательности таких изменений. А естественный отбор или закрепляет, или бракует подносимые ему варианты...

По спутниковым познавательным каналам «Дискавери» часто показывают фильм-фантазию о... будущей эволюции. Как, к примеру, будет выглядеть животный мир Южной Америки, с учетом уже известных тенденций в движении континентов, развитии климатов, в самой эволюции птиц и зверей. Приходится, конечно, оговаривать: если человек не спутает все карты природы и не прекратит ее естественных процессов. Но в фильме человека нет. Природа победила.

Некоторые ученые предсказывают времена, когда сильно уже продвинутая теория эволюции, осознав свое родство с точными науками -  кристаллохимией, математикой,-  научится точно высчитывать, вычислять не только все стертые места в реальной палеонтологической летописи, но и строить варианты эволюции виртуальной. Не исключено, что тогда

мы могли бы высчитать, какая судьба ожидала «запасной вариант эволюции» в далекой Австралии (не вмешайся опять-таки, в это дело человек, который одним только тем, что явился туда в сопровождении собаки, смешал все карты эволюции). И хотя бы теоретически моделировать так и не появившиеся там отряды сумчатых копытных, приматов. А может быть, и сумчатого человека?

Праматерь Ева

Все чаше молекулярная систематика подправляет наши знания о родстве животных и растений, в распоряжении ученых нередко оказываются даже ископаемые гены -  например тех же мамонтов (в результате мы знаем, что мамонт гораздо ближе к азиатскому, индийскому слону, чем к африканскому). Ископаемые гены древних людей тоже уже нашли, например,, неандертальцев -  и в знаменитой долине Неандер, и у нас на Кавказе - и уже получили первые интересные результаты. В этой книге я избегаю вопросов собственно эволюции человека, это тема особой, другой книги, но некоторые примеры из этой области не помешают, а помогут понять, как исследуются степени родства и пути развития любых созданий биосферы.

Ныне живущего человека генетики изучили уже почти целиком, генная карта человека уже почти полностью построена. А что, если сравнить молекулярное строение геномов людей разных рас? Например, чтобы выяснить окончательно, от одной или нескольких разных праматерей и праотце в произошли ныне живущие расы.

Оказывается, нечто подобное уже сделано. Представители всех земных рас были исследованы по одному-единственному признаку. Есть в организме человека одна сравнительно небольшая кольцеобразная (а потому весьма устойчивая к мутациям) молекула ДНК, состоящая из 16 569 звеньев-нуклеотидов. Эта ДНК не входит в состав хромосом человека, она отвечает за кое-какие химические превращения внутри митохондрий, энергетических подстанций клетки, а у митохондрий, похожих по своему строению на простейшие одноклеточные доядерные организмы (конкретно, эубактерии), есть некоторые особенности поведения, причуды, и одна из них та, что именно эта митохондриальная ДНК наследуется не так, как все остальные живые молекулы в человеческом организме. Эта ДНК не участвует в половом размножении, то есть она не рекомбинирует, не обменивается генами с подобными себе ДНК в организме полового партнера, она наследуется, воспроизводится исключительно по женской линии. Ученые предположили, что, проверив эту ДНК у представителей всех человеческих рас, они смогут, наконец, сказать, от одной-единственной или от нескольких праматерей происходят ветви рода человеческого.

Это не так просто понять. Поэтому немножко математики.

В тебе, читатель, в некоем причудливом сочетании соединились гены, а значит, и признаки двух человек, твоих родителей: 2¹ = 2, где в показателе степени 1 - число поколений, передавших тебе свою наследственную информацию. Но твои родители сами имели родителей, у тебя было двое дедов и две бабушки, и их наследственность потрудилась над твоим созданием. Это уже 2² = 4. Так можно высчитать количество хромосомных наборов за любое количество поколений по формуле 2^к, где к -  число поколений. Но вот оказывается, что один признак, митохондриальную ДНК, ты получаешь только от одного родителя. Формула 1¹ дает 1, Р = 1, 1^к тоже даст 1, это будет та же ДНК, что у любой твоей прапрабабки, как бы давно она ни жила, пока она, конечно, еще человек, а не обезьяна и не кистеперая рыба, у которых аналогичная ДНК конечно же была другой - ведь и бактерии, размножаясь делением, все-таки мутируют и постепенно тоже меняются.

Так в этом-то и дело. Если мы проверяем митохондриальную ДНК у представителей всех рас Земли и она везде окажется той же самой, это значит (на первый взгляд), что все расы образовались уже после выделения «нашей» линии сапиенсов, произошли от одной женщины, ее ученые заранее назвали митохондриальной Евой. А если нет...

Короче, недавно проверили. Митохондриальная ДНК у всех рас человека оказалась одной и той же (и не такой, как даже у близко родственных обезьян). Ева была!

Я сказал, что ДНК с течением времени все-таки изменялась. Разными способами высчитали, с какой скоростью. По разнообразию вариаций этой ДНК можно было судить, где и как давно жила наша праматерь, и даже о том, какими путями шло расселение ее потомков по лику Земли. Оказалось, что самая изменчивая вариабельная митохондриальная ДНК -  у нынешних африканцев, значит, и Ева жила там же, а конкретно там, где были основные находки древнейшего человека -  в Восточной Африке. И было это около двухсот тысяч лет назад. В это время уже существовали гомо сапиенсы, еще мало чем отличающиеся внешне от эректусов, архаичного облика с вытянутыми вперед лицами, сильно развитыми надбровными дугами. По-видимому, там, в Африке, все сапиенсы были одного типа, никаких рас среди них не было. Не было и сапиенсов на других континентах (это не значит, что там не было людей, были, уже около полумиллиона лет, только других, впоследствии вымерших видов и родов -  например, гейдельбергский человек и неандертальцы в Европе).

90 - 80 тысяч лет назад началось великое переселение сапиенсов из Африки. И тогда же, видимо, началось образование современных рас. Первой станцией на пути были Аравийский полуостров и Кавказ.

С Ближнего Востока расселение шло дальше на восток двумя путями - севернее Памира, Тибета и южнее, в основном по берегу океана. В Сибири сапиенсы появились 60 тысяч лет назад. Начала формироваться монголоидная раса. И, как настаивают китайские ученые, не без какого-то участия и местных эректусов-неандертальцев.

Что это было за участие? Во многих учебниках и руководствах этот вопрос фактически обходится: «Но мнению большинства ученых, неандертальцы не были непосредственными предкам современного человека, хотя, возможно, и приняли участие в его формировании». Была ли то гибридизация, как думает современный британский антрополог Крис Стрингер? Неандертальцы и сапиенсы нередко пересекались, жили в одних и тех же пещерах, болели одними и теми же болезнями, перенимали друг у друга зачатки культуры... Иной раз и закусывали друг дружкой, найдены соответствующим образом обглоданные кости на. пещерных стоянках. Впрочем, ели и соплеменников, и не столько от голода, сколько в ритуальных целях. Каннибализм, возможно,- обязательный этап на пути самопознания первобытного сообщества.

Кстати, единственное пока место, где останки сапиенсов и неандертальцев-эректусов находят рядом в слоях одного и того же возраста, но, правда, в разных пещерах -  это как раз на одном из главных путей переселенческих волн из Африки, в районе Мертвого Моря. По самым лучшим современным изотопным датировкам, этим костям -  как раз сто тысяч лет... Последние неандертальцы еще жили на Кавказе - еще одном перевалочном пункте всех миграционных потоков из Африки -  всего 29 тысяч лет назад. Российские ученые сумели добыть из останков неандертальского мальчика его ископаемую ДНК и с помощью зарубежных коллег подтвердить удаленность неандертальцев от сапиенсов. Неандертальцы отщепились от общего с нами ствола на несколько сот тысяч лет раньше, чем началось образование современных рас сапиенсов...

Те сапиенсы, что оставались в Передней Азии и пошли через нынешние Иран и Индию, заложили основы «европеоидной» расы. Северный и южный потоки соединились в Юго - Восточной Азии. Их смешение породило частичное возвращение к «негроидному прототипу» -  айнов в Японии, а 40 тысяч лет назад австралийцев и жителей Новой Гвинеи.

Примерно тридцать пять тысяч лет назад, по-видимому, сломив сопротивление европейских неандертальцев, сапиенсы (это была уже высокорослая кроманьонская стадия, почти современный европейский тип) хлынули в Европу. 32-  12 тысяч лет назад тогдашние жители Сибири в несколько приемов шли через пересыхавший время от времени Берингов пролив в Америку. Они шли маленькими группами -  здесь наименьшее разнообразие вариаций в той же самой кольцевой митохондриальной ДНК.

Сейчас идут попытки повторить исследование на материале генетической структуры, которая передается по мужской линии, но, правда, все же через женский организм. Это Y-хромосома, которой вообще нет в клетках женщин. Праотец Адам, по первым результатам, тоже был, и он тоже жил в Восточной Африке, но гораздо позже Евы, чуть ли не на сто тысяч лет... Они не встречались!

И это сразу все ставит на свои места. Конечно же не было одной супружеской пары в начале нынешнего рода человеческого. Больше того, наверняка разнообразие типов митохондриальной ДНК в наших прабабушках и Y-хромосом в дедушках было двести тысяч лет назад немалое. Но представим себе, что наследственность одной из бабушек по каким-то причинам была чуть-чуть, на доли процента, более жизнеспособной, и даже не вообще наследственность, а способность воспроизводить в потомстве преимущественно женский пол (в сплошь мальчиковых выводках митохондриальная ДНК находила свой конец, дальше не передавалась). Рано или поздно, в огромном числе поколений, эта митохондриальная ДНК осталась без конкуренток... То есть Ева была, но она не одна трудилась, рядом были сотни других женщин, просто потом, с течением поколений ее отнюдь не главному наследственному зачатку, какой-то второстепенной, почти ни на что не влияющей ДНК повезло... Осталась одна и потому так много и интересно рассказала любопытному потомству. То же и с Адамом, только нынешней господствующей разновидности Y-хромосомы повезло меньше и позже.

Представим себе деревню, все жители которой носят одну и ту же фамилию, например Кузнецовы. Даже в нашей стране, по которой всякого рода Мамаи огнем и мечом проходили столько раз, такие деревни существуют. В Китае, где в глубинке есть целые многотысячные поселки, которые без больших перемен стоят на одном месте до пяти тысяч лет, такое бывает сплошь да рядом. Фамилия -  это тоже признак, наследуемый только через одного родителя. -  почти у всех народов -  отца. Конечно же в принципе можно высчитать «поселкового Адама», первого носителя этой фамилии, но не нужно. Он лишь один из многих прародителей жителей этого местечка, вот только в силу случайности или наследственности в его потомстве на доли процента рождалось или выживало меньше девочек -  «тупиковых» только по этому признаку ветвей. Рано или поздно его фамилия стала монопольной, при том что генов, фамильных черт, он своим потомкам передал не больше, чем любой из его сверстников или сверстниц... Один из современных генетиков по этому поводу написал во вполне серьезном издании, что когда-нибудь, при определенных условиях, все жители Земли будут носить одну фамилию, допустим Адам, но это вовсе не будет значить, что все они на самом деле произошли от одного человека, Адама.

Недавно сибирские ученые использовали митохондриальную ДНК и Y-хромосому, чтобы разобраться и с американскими индейцами, которые внешне напоминают то коротконосых монголоидов Сибири, то носатых европеоидов. Оказалось, что шли через Берингов пролив в основном мужчины европеоиды. Но по пути к ним присоединялись (добровольно или нет, мы можем только гадать) женщины-сибирячки.

Би-би-си недавно показала целый фильм, посвященный поискам семьи, сохранившей в себе «ту самую Y-хромосому», что была у начала всех народов и Азии, и Европы. Нашли в Киргизии, у почтенного скотовода по фамилии Ниязов... Y-хромосома помогла найти и деревню на юго-западе Индии, через которую прошли будущие аборигены Австралии, и племя в Африке, откуда они отпочковались...

Эти захватывающие истории, происходившие «недавно», в антропогене -  так иногда называют конечную станцию кайнозоя, четвертичный период - сейчас интенсивно воспроизводятся в сотнях лабораторий по всему миру. Старые родословные птиц и лягушек, пауков и тараканов усиленно перекраиваются примерно так же и со столь же революционными результатами, как это происходит и с человеческой генеалогией...

Поли- и моно

Параллелизм, появление у видов, родов, семейств сходных признаков... Как далеко в прошлое можно его продолжать? Не могли ли целые современные типы животных появляться из нескольких стволов сразу, параллельно? Проблема поли- и монофилии возникла еще на заре дарвинизма и до сих пор не сходит со сцены.

Выдающийся советский ихтиолог Л. Берг, например, считал, что рыбы - это вроде условного наименования, применяющегося нами ради удобства к двенадцати классам позвоночных животных разного происхождения. Разное происхождение приписывалось и такой группе животных, как земноводные. Например, хвостатых амфибий выводили из рода двоякодышащих рыб, а бесхвостых и всех прочих наземных позвоночных -  от кистеперых.

«Полифилистам» (им был, например, выдающийся биолог, во многом единомышленник Л. Берга, герой повести Гранина «Эта странная жизнь» профессор А. Любищев, с которым переписывался в начале 70-х годов прошлого века и автор этой книги) возражали и возражают. Я уже упоминал о том, что все решающие этапы эволюции, этапы скачков, которые как раз и смогли бы пролить свет на этот спорный вопрос, как правило, выпадают из палеонтологической летописи. Решающие эксперименты природа ставила на малочисленных, а потому плохо сохранившихся группах животных и растений. У спорящих сторон мало доказательств. Часто в ответ на возражения полифилистов монофилисты (их большинство) слегка подправляют классификационные таблицы, и все снова как будто приходит в норму.

Так было с верблюдами. Как и коровы, они жуют жвачку, а посему их долго относили к жвачным животным. Полифилисты яростно упирали на то, что верблюды совершенно не похожи на парнокопытных жвачных, что у них и копыт-то нет и, видимо, и не было никогда. У верблюдов много признаков, говорящих о том, что они пришли в начале кайнозоя в группу жвачных «со стороны», а не отщеплялись от ствола непарнокопытных, как корова, олень, жирафа.

Монофилисты послушали, согласились и... выделили верблюдов (и лам) в особый отряд - мозоленогих. Представители этого отряда, говорят они, путем приспособления параллельно выработали в себе некоторые признаки жвачных, и все. Никакой полифилии.

Спор этот продолжается. Как он закончится, неизвестно.

В 1962 году советский ученый Татаринов, подчеркнув еще раз многие черты, роднящие млекопитающих с земноводными, «через голову», так сказать, пресмыкающихся, высказал предположение, что по крайней мере часть млекопитающих могла произойти и от земноводных типа палеозойских микрозавров. Среди тех, кто уверен в «звероящеровом» происхождении млекопитающих, тоже нет единства. Пять «предковых групп» ископаемых млекопитающих иногда выводят от пяти разных рептилий. Может быть, и ближайший общий предок плацентарных и сумчатых животных был еще ящером? А его потомки перешли на млекопитание независимо? В силу некоей биохимической предрасположенности?

Как далеко может увести нас этот путь предположений и гипотез?..

Есть давний спор в научной фантастике и в философии о том, какими должны быть формы разумной жизни на других планетах, в иных звездных мирах. Одни ученые и фантасты упорно наделяют инопланетян всеми внешними чертами людей. Они считают, что законы развития жизни, сознания едины для всей Вселенной и некие общие законы должны приводить эволюцию к «наперед заданному» результату - человеку. Этой точки зрения придерживался, например, известный советский палеонтолог и писатель-фантаст И. Ефремов. Другие - среди них, например, математик академик А. Колмогоров - резко возражали: «Мыслящая жизнь на других планетах может иметь вид... плесени».

В последних главах этой книги рассказывается о всеобщей предрасположенности материи к самозарождению жизни. В просторах Вселенной астрономы находят целые облака довольно сложных органических соединений» Аминокислоты, кирпичики белков приносятся на Землю метеоритами. Возможность жизни пронизывает все. А когда эта возможность реализуется, она превращается в необходимость. Структуры вещества, химические и физические его свойства образуют русло будущего потока эволюции. Вот почему не исключен параллелизм, возможно сходство в главных этапах всех эволюций во Вселенной. И запасной вариант эволюции в Австралии в этом случае - не странный каприз природы, а закономерное проявление всеобщего ее закона...

В рассказах о геологическом прошлом есть уже свои штампы и стереотипы. Кайнозойский расцвет относительно родственной и понятной нам жизни был следствием страшной катастрофы, обозначившей конец мезозоя, мелового периода. Это сейчас более или менее известно всем. Несколько меньше известно, что подобные катастрофы случались и после гибели динозавров, на Земле, «радостно устремившейся к конечной цели Творения», к нам то есть. Больше того, самая страшная и самая актуальная для нас катастрофа кайнозоя пришлась на начало самой роскошной эпохи третичного периода, подлинного «третичного эдема», эоцена, 55 миллионов лет назад.

ГЛАВА 3

ВРЕМЯ ЖИТЬ, ВРЕМЯ ВЫМИРАТЬ

Эдем как парниковая катастрофа

Об этом уже немного говорилось в первой части книги в главе о грязевых вулканах. После впечатляющих открытий американско-российской научной команды на научном судне «Профессор Логачев», при участии норвежцев, исследовавших горячий грязевой вулкан с нашлепкой из метанового льда на стыке шельфового Баренцева и океанического Гренландского морей, их дело продолжили многие ученые в разных уголках мирового океана, а вблизи своих берегов - норвежцы под руководством Хенрика Свенсена из Геологического института Университета Осло.

Они прокладывали сейсмический профиль в нескольких сотнях километрах к западу от своих берегов и обнаружили на нем 735 структур типа грязевых вулканов, жерл, извергающих или извергавших в прошлом горячую воду и метан. Профиль позволяет «видеть» те или иные слои осадков в толще морского дна. Все 735 структур оказались так или иначе связанными со слоем, разделяющим две первых эпохи третичного периода - палеоген и эоцен. Возраст слоя - 55 миллионов лет.

Метан - газ нестойкий. Если что-то, например резкий нагрев дна, разрушает подушки метанового льда, метан бурно выделяется и по пути к поверхности реагирует с водой и растворенными в ней газами. Главный результат этих химических реакций - дополнительный углекислый газ, «парниковый газ № 1», сначала перенасыщающий океан, а затем атмосферу. Ученые прикинули, учли, что на профиле - лишь одна треть примерно всех возможных в этой области жерл. У них получилось, что в течение не более чем 10 000 лет -  миг на часах геологической истории - в атмосферу только из приполярных североатлантических источников метангидратов добавилось 1500 гигатонн углекислого газа.

«Мы думаем, что магма нагрела отложения, содержащие органический материал, что привело к взрывоподобному выбросу газов» -  сказал Хенрик Свенсен корреспондентам в 2004 году. При этом он добавил, что современный выброс в атмосферу углекислого газа от сгорания угля и углеводородов в автомобилях и элетростанциях «взрывоподобней» катастрофического эоценового по меньшей мере в 35 раз. То есть тот же результат, повышение на 10 градусов мировых средних температур с массовым вымиранием, прежде всего морских организмов, будет достигнут не за 10 000 лет, а за 300 (и это только при условии, что удастся заморозить уровень выброса углекислого газа на нынешнем и без того вполне катастрофическом уровне}.

Примерно такой же результат получился в 1990 году у океанологов Джеймса Кеннетта и Лоуэлла Стота из Санта-Барбары, анализировавших колонки иловых осадков из окрестностей Антарктиды. Что важно, у них получилось, что не только поверхность океана нагрелась на те самые 10 градусов, но и глубины океана. Это было мировое бедствие. По их прикидкам, 30- 40 процентов фораминифер, уцелевших при недавней катастрофе начала кайнозоя, погибли именно в начале эоценового Эдема. Впрочем, для кого беда, а для кого именно начало Эдема. Секвойи росли в Гренландии, сухопутный живой мир птиц и примитивных мелких млекопитающих процвел от полюса до полюса.

В морских глубинах происходил массовый замор живности, как иной раз в замерзших прудах, не от температуры как таковой, а из-за резкого понижения содержания в воде растворенного кислорода. Вода «протухла» -  почти как в современном Черном море на глубине более 200 метров. Кениетт и Стот тогда же обнаружили и причину бедствия. Во всех окаменевших тогда осадках морского дна обнаружилось необычно высокое содержание более легкого изотопа углерода 12c. В 1995 году Джеррай Дикепс из Университета Мичигана объявила, что только колоссальные выбросы метана, отличающегося как раз высоким содержанием легкого углерода, могут объяснить этот научный результат.

Возможно, резкий разогрев морских глубин из-за выбросов метана в Арктике вызвал такую же реакцию по всему мировому океану, везде, где тогда откладывались запасы метанового льда. Это нарушило обычную для нашего времени и для большинства эпох Земли циркуляцию вод океана, которая и поддерживает «полярный холод» океанских глубин даже на экваторе.

Особенно интересно то, что субтропики у полюсов наступили быстро, за несколько тысяч лет, держались от 80 до 200 тысяч лет и лишь потом медленно, в течение всего эоцена, отступали...

Дыхательные революции

Прошлое никогда не уходит безвозвратно и не исчезает бесследно. Оно живет в нынешнем, как в своем продолжении. Но оно же властно и грубо может вторгнуться в жизнь каждого. Рак, проблема номер один современной медицины,- это, как думают некоторые ученые, как раз такое вторжение прошлого, причем очень далекого -  времен, когда зарождающаяся жизнь развивалась без кислорода. В генах нынешних организмов, в каждой клетке человеческого тела сохранилась память об этом примитивном этапе эволюции. По одной из J гипотез, в наших хромосомах есть участки, «лишенные прав и обязанностей». Но эти участки никуда не деваются, только . прикрыты специальными блокирующими химическими группами. Но под влиянием каких-то вирусов или канцерогенных веществ такой репрессор может вдруг разрушиться. Одна или несколько клеток вдруг перерождаются, теряют свою специализацию и начинают «жить и дышать по-старому»... Очаг переродившихся клеток расширяется, чуждый, гибельный для современной жизни обмен веществ все заметнее навязывается организму - и вот уже он не может совладать с ядами раковой опухоли. И как залежи метанового льда, это наследие далекого прошлого, время от времени может вмешиваться в течение жизни и вызывать глобальные вымирание, так и '] прошлое внутри нас грозит нам, персонально, тем же.

Атмосфера планеты. Жизнедеятельность ее организмов. Между этими двумя понятиями тесная связь, и отнюдь не односторонняя. Современный живой мир приспособлен к кислородному дыханию, но и сам кислород - продукт жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов - растений. Всегда ли система «атмосфера -  жизнь» пребывала в ее нынешнем виде? Нет! На первых порах это продукт выделения не просто ненужный, но даже и вредный. Да и потом бывало всякое, иное, чем сейчас, содержание и кислорода, и углекислоты. В прошлом были великие атмосферно-дыхательные революции, означавшие резкую смену ландшафтов, изменение состава живущих организмов.

Американский палеоклиматолог Р. Фэйрбридж выделил пять таких революций. Первая совпадает с моментом зарождения жизни, когда появился первый бескислородный обмен веществ, который сохраняется, например, в глубинах Черного моря, отчего оно почти на всю глубину заражено сероводородом, да и во многих иных местах мирового океана. Вторая - с возникновением фотосинтеза, а значит, с появлением первого кислорода. Сначала этот кислород присутствовал только в тонком поверхностном слое в так называемых матах, бактериально-водорослевых образованиях на поверхности доисторических луж, где появились и получили развитие аэробные организмы, использующие кислород для дыхания. Но постепенно кислород стал одним из газов атмосферы. Над Землей появился слой озона - трехатомного кислорода, обладающего свойством задерживать самую чувствительную для живого часть ультрафиолетового излучения Солнца. Жизнь получила стимул для развития и для первого выхода на сушу.

Третья революция произошла, когда содержание кислорода в атмосфере достигло одного процента от современного. Остальное - азот и много, очень много углекислого газа. Самое важное изменение произошло в океане. В это время (возможно, это случилось 550 миллионов лет назад, в начале кембрия) вода океанов изменилась на вкус: насыщенная углекислым газом, она из чуть кисловатой стала чуть щелочной, как сейчас. Это малозаметное изменение не сыграло бы никакой роли, если бы оно не затруднило, и весьма серьезно, для уже многочисленного мягкотелого животного мира океанов удаление некоторых продуктов жизнедеятельности, например извести (СаСОз). Приходится лишь удивляться, до чего оперативно органическая жизнь и это затруднение (как раньше кислород) сумела использовать. Самые разные виды, роды, классы животных на рубеже докембрия и кембрия научились сначала одеваться в панцири и раковины, а потом и строить себе внутренние скелеты. Именно с этого момента начала составляться палеонтологическая летопись планеты: скелеты хорошо сохранялись.

Четвертая революция, грянувшая треть миллиарда лет тому назад. В каменноугольном и пермском периодах она быстро извлекла из атмосферы ту углекислоту, которую еще не успели захватить отлагающие известь организмы моря. Роскошные влажные леса каменноугольного и пермского периодов выделили огромное количество кислорода. Сколько?

Не получилось ли тогда так, что природа «перестаралась» -  произвела кислорода больше, чем когда-либо, чем его есть на Земле даже теперь (23 %)? Есть мнение, что того кислорода было пожароопасно много, до 40 процентов, и леса не горели только потому, что стояли «по пояс» в воде, где и шло стремительное образование залежей торфа, зародышей будущих каменноугольных бассейнов. И не этим ли объясняется кратковременное появление на планете гигантских насекомых вроде каменноугольных стрекоз, достигающих в размахе крыльев чуть ли не метра? Ведь, по мнению биологов, размеры насекомых ограничены именно способом их дыхания и кровообращения: при больших размерах тела кислорода насекомому не хватает и при нынешнем составе воздуха.

Потом баланс природного равновесия вновь пришел в норму - вплоть до мелового периода. Сто миллионов лет назад на Земле произошла пятая атмосферная революция. Памятники ей - сахарно-белые меловые скалы на берегах Англии, Русской равнине и во многих других районах мира.

Меловая революция

Мел. Не случайно совпадают названия очень важного геологического периода и мягкой горной породы, известной любому первокласснику. Проводя с мягким хрустом этим белым бруском по черной классной доске, школьник не просто пишет слова, цифры, а размазывает по плоскости остатки раковин мельчайших морских животных -  фораминифер и развалины хрупких панцирей одноклеточных подвижных жгутиконосных водорослей - кокколитофор. Мел - новая эпоха отложения извести в мелководных шельфовых морях прошлого. Многие из этих отложений поднялись потом над водой, и из белого мучнистого ила образовались гигантские толщи меловых известняков.

В главе «Суперхрон» первой половины этой книги рассказано о том, как интерпретируют повышенное отложение известняков в мелу современные тектонисты. В ходе некоего «суперхрона», грандиозного цикла циркуляции в толще мантии Земли, к поверхности раз в полмиллиарда лет поступает сгусток углеродсодержащих лав, из вулканов извергается необычно много углекислого газа. Но по схеме Симпсона в мелу все было не совсем так. Именно тогда, по его мнению, мельчайшие представители двух царств живого мира планеты совершили некоторое насилие над естественным химическим равновесием между океаном и атмосферой. Они отлагали, как он считал, под конец мела известь в условиях уже не избытка, как это бывало прежде, а недостатка углекислого газа. Они обеднили углекислотой сначала океан (ведь углекислота идет на образование извести), а затем, поскольку океан жадно поглощает атмосферную углекислоту, и воздух. В результате этого позднемелового «насилия» кислородно-углекислый обмен в природе держится именно с тех пор все более «на волоске»: углекислого газа в воздухе содержится очень мало, ровно столько, сколько успевают выделить животный мир, вулканы, человек с его техникой, прежде чем растения Земли жадно впитают его и разложат на углерод и кислород. Именно с этого времени начинается медленное повсеместное охлаждение климата Земли, с временными катастрофическими разогревами типа выброса метана в начале эоцена.

Геологи заканчивают мелом последнюю древнюю эру Земли - мезозой. Следующий за ним третичный период - уже в «нашей» эре, в кайнозое; в его лесах мы чувствовали бы себя как дома: столько знакомых растений мы бы видели вокруг. Третичных животных, хотя и очень непривычного облика, даже непосвященный признал бы за самых обычных «зверюг»: это были млекопитающие, об эволюции которых говорилось в предшествующей главе.

С меловым периодом навсегда ушли в прошлое ящеры-гиганты - и сухопутные, и водоплавающие, и летающие. В море вымерли ведущие группы беспозвоночных - аммониты, белемниты, многие губки. В меловом периоде во многих местах планеты теряют свое господствующее положение голосеменные растения. Очень быстро появились и захватили огромные пространства широколиственные леса, травы -  покрытосеменные растения, главным оружием которых в борьбе за существование был новоизобретенный цветок.

Немецкий палеонтолог А. Мюллер выделил две основные эпохи великого вымирания -  пермотриас и конец мела. Вымирали не виды, а целые роды и безвозвратно уходили в земные пласты в качестве окаменелостей.

Геологический термометр

Известный физик и астроном Гарольд Юри в 40-х годах проводил эксперименты с изотопами кислорода. Эти изотопы, например самые распространенные ₁₆О и ₁₈О, во всем похожи друг на друга, но второй тяжелее, и этого достаточно, чтобы в природе в некоторых случаях происходило их разделение, накопление одного относительно другого. Один из таких случаев - это уже знакомая нам реакция, используемая живыми организмами моря для построения своих скелетов и панцирей-раковин,- кристаллизация карбоната кальция СаСОз. Редкий, более тяжелый, а значит, несколько более энергичный изотоп 018 легче переходит в кристаллы, его больше накапливается в раковинках, чем в окружающей воде. Но самое интересное другое. Изотоп этот концентрируется в раковинах животных несколько активнее при нуле градусов, чем, скажем, при двадцати пяти градусах Цельсия. «В моих руках внезапно оказался геологический термометр»,- писал Г. Юри в 1946 году. Прошло десять лет, прежде чем градусник прошлого заработал. Он подтвердил существование низких температур в районе пермокарбонового оледенения в Австралии и очень теплых условий в мелу. Те самые меловые отложения, которые были образованы фораминиферами и другими раковинными организмами и вызвали пятую атмосферную революцию на Земле, сами рассказали о своем житье-бытье.

Температура в течение мела менялась, падала, хотя все время была гораздо выше современной, даже в глубинах океана. Особенно интересными оказались измерения древних температур по анализам пресноводных, озерных ракушек. Дело в том, что озера равномернее прогреты, чем моря, их температура ближе к температуре воздуха. Значит, показания озерных организмов достовернее рассказывают о климате. Температурные записи, прочитанные в пресноводных североамериканских известняках, показаны на рисунке: триста четырнадцать анализов нарисовали плавную синусоиду содержания тяжелого изотопа. Возрастая от девонского периода (а возможно, еще с кембрия - третьей революции) до революции пермокарбона (температура падает), содержание ₁₈О вновь достигло девонского уровня именно в мелу. С тех пор температура опять понижалась, и к нашим дням при всех ее колебаниях она упала уже на пятнадцать градусов; и, судя по рисунку кривой, нас, возможно, ждут впереди еще большие холода. Нынешнее небольшое потепление, считают географы, которое, впрочем, может продлиться десяток тысяч лет, является «межледниковьем»; следующий этап наступления ледников, судя по показаниям пресноводных известняков прошлого, может превзойти все предыдущие, если... если в дело не вмешается шестая атмосферная революция, вызванная в наши дни успехами или просчетами человеческой цивилизации. Но об этом несколько дальше. Здесь только нужно подчеркнуть: молодая наука об изотопах и их приключениях в истории Земли - ядерная геология сделала первые шаги и от нее можно еще ожидать очень много интересного, откровений как о прошлом, так и о будущем нашей планеты.

Так меняется климаты в Северной Америке в ходе геологической истории, судя по содержанию тяжелого изотопа кислорода в озерных отложениях

Птеранодон

Птеранодон взлетал с трудом,

Но если уж летел,

То долго в небе голубом

Парил и кожаным крылом

Об воздух шелестел.

Он был как сказочный дракон,

Ужасен и велик.

горел в глазах его огонь,

Змеей шипел птеранодон,

И пламенел язык.

Как планер, в небе он висел,

Не шевеля крылом.

Парил дракон во всей красе,

И на него глядели все,

И он глядел...

орлом!

Птеранодон

На плывущих континентах

Пятая атмосферная революция Земли произошла не сама по себе: и отложение мела, и изъятие из воздуха излишков углекислого газа -  все это было порождено революцией биологической, вспышкой жизнедеятельности мельчайших водорослей и фораминифер. А куда дальше поведет нас причинная цепочка? Что управляло самим этим процессом? Почему меловой период породил меловые толщи на огромных пространствах? Ведь и эти водоросли, и фораминиферы -  организмы древние, но прежде они не позволяли себе так размножаться и производить революции планетарного масштаба.

Каждый период истории Земли порождал свои, свойственные только ему типичные географические достопримечательности. В пермотриасе это были бесчисленные лагуны типа Кара- Богаз- Гол а, только гораздо больших размеров. В них откладывались соли. Но зато в пермотриасе почти не было мелких шельфовых морей, чем и объясняется, возможно, бедность этого периода мелководными морскими животными.

В мелу все было наоборот. Лагун, накапливающих соли, не было вовсе, а огромные пространства материков по нескольку раз погружались под уровень океана, став мелкими шельфовыми морями, кишевшими жизнью и быстро заполнявшимися ракушечно-водорослевым илом - сырьем для будущих меловых толщ. Может быть, именно эта геологическая причина -  наступление моря - и лежит в основе меловой атмосферной революции? С ней же и с другими геологическими событиями этого времени некоторые ученые связывают и прочие меловые события, великие вымирания в том числе.

Уже Леонардо да Винчи говорил о том, что нынешниегоры были морским дном. По слоям морских окаменелостей, перемежающимся со слоями «сухопутных» отложений, можно было судить о том, что граница суши и моря путешествовала на нашей планете очень прихотливо. И когда данные палеонтологов показали, что некогда все материки южного полушария составляли единое биосферное целое, то для того, чтобы объяснить нынешнее их состояние, геологи поступили очень просто: «погрузили» огромные куски континентов в воду. И были очень удивлены, когда первые же данные морской геологии и геофизики принесли известие: кора под океаном принципиально иная, нежели на материках. Она намного примитивнее, проще, моложе, и там нет ничего похожего на рельеф застигнутого катастрофой материка. Геологи были удивлены, несмотря на то что теория, предсказывающая это открытие, уже существовала - теория дрейфа материков А. Вегенера. Граница материка и океана -  очень устойчивое геологическое образование. Природа скорее сдвинет весь огромный континентальный массив, чем посягнет на этот рубеж.

Но как же тогда объяснить существование морских отложений на огромных пространствах материков, отложений, то и дело прерываемых пластами с отпечатками сухопутных растений, насекомых, зверей?

Дело в том, что морские отложения на суше почти всегда мелководные. Литораль, шельф, как говорят океанологи. С геологической точки зрения окраинные моря Ледовитого океана и Атлантики -  Северное, Балтийское, Баренцево, Карское, Чукотское -  это просто континенты, временно залитые водой. В мелу этот геологический процесс - трансгрессия моря - был развит в десятки раз сильнее; отсюда и всплеск жизнедеятельности мелководных, образующих известь существ. Отсюда и пятая революция.

Пойдем дальше. Отчего бывают трансгрессии моря? Причины разные. Последние десятки тысяч лет уровень моря тоже сильно повышался из-за таяния великих четвертичных ледников. Но в мелу не было никаких ледников. В мелу было другое. Весь этот период перекраивалась карта мира. В юрском периоде, незадолго до мела, окончательно раскололись древние континенты, благополучно пережившие большую часть мезозоя. Весь мел они двигались, и в третичном периоде карта мира приобрела почти современный вид.

В меловой «суперхрон», как мы знаем, было очень стабильное геомагнитное поле, без переполюсовок. Но именно тогда в считанные миллионы лет возникло целых три новых океана, а старый -  Тетис -  почти исчез. Здесь стоит прикинуть, как могли эти события повлиять на жизнь, на ход эволюции.

...Атлантический океан был не шире Средиземного моря, но он уже тянулся от полюса до полюса, и посреди него уже вырастал могучий подводный горный срединный хребет - здесь и по сей день возникает новая океаническая кора, от этой оси она растекается, расталкивая берега -  «осколки» древних континентов. То же происходило и в Индийском, и в Северном Ледовитом океанах. Пятьдесят тысяч километров подводного хребта! При быстром росте эти хребты вполне могли несколько раз вытеснять воды Мирового океана - и тот выходил из своих естественных границ. Мел был, возможно, самым теплым периодом в геологической истории. Тепловое расширение вод океана тоже способствует трансгрессии.

Видный советский географ академик К. Марков считал, что сейчас соленость океана - наивысшая за всю его историю, что она все время повышалась, и особенно в эпохи интенсивного вулканизма. На разрываемых на части континентах и в океане не было недостатка в извержениях. Соленость в мелу, возможно, возросла скачком. Не все животные могли к этому легко приспособиться. Наиболее специализированные, наиболее совершенные для своего времени существа, например аммониты, не исключено, начали вымирать именно от этого.

Уютно ли было динозаврам на изрыгающей пламя, посыпаемой пеплом, дышащей ядовитыми вулканическими газами меловой суше? Академик Н. Страхов не исключал, что чудовищным ящерам было трудно переходить от жизни в заболоченных равнинах к жизни в местности с резко пересеченным рельефом -  горы поднимались в мелу в изобилии... Но они, конечно, не везде поднимались, и главная причина большого мелового вымирания все-таки, вероятно, и не в этом.

Мы уже знаем, что углеводороды глубоких земных недр, дав начало жизни, не раз еще в течение истории могли выплескиваться на поверхность повышенными дозами, приводя к всплескам, сгущениям жизни на планете. Если такой процесс был, он не мог не проявить себя в мелу, когда раскрывались нынешние океаны планеты. Этот всплеск начинался, конечно, с микроорганизмов - бактерий. Самых разных бактерий, в том числе и болезнетворных. Волна эпидемий могла проредить население Земли.

Десант цветковых

Советский ученый Голенкин нашел своеобразное объяснение внезапному появлению цветковых растений в мелу. Свет! Парниковая атмосфера домеловой Земли была, по его мнению, вечно закрыта облаками. Это хмурое, пасмурное небо в меловом периоде, когда упало в воздухе содержание углекислоты, а значит, исчез тепличный эффект, неожиданно прояснилось. На меловые леса брызнул яркий солнечный свет и впервые взглянули далекие звезды. Климат стал континентальнее, перепады сезонных и суточных температур -  больше (это, кстати, косвенно подтверждается и данными ядерной геологии). К температурным перепадам цветковые растения, пришедшие, по мнению Голенкина, с гор, где они зародились еще в юре, были как раз привычны. Но главное -  прямой солнечный свет. Он обжигал неприспособленную к нему хвою и листву голосеменных, но был очень даже кстати для цветковых, которые «у себя в горах» приспособились к прямому свету и, спустившись в новых условиях в низины, получили резкое преимущество: фотосинтез на прямом свету шел лучше, растения росли быстрее и подавляли тенелюбивых голосеменных. Ящеров и плавающих по морям аммонитов прямая солнечная радиации тоже могла беспокоить: что-то вроде солнечных ударов свалило гигантов...

Гипотеза Голенкина еще обсуждается, но уже скорее как страница истории науки. Идея вечно пасмурного домелового неба вызывает множество возражений. Были в истории Земли и другие времена великой сухости, а значит, и ясного неба, и растения с этими невзгодами как-то справлялись. А потом появились массовые определения состава спор и пыльцы из разных пластов мелового периода. Пыльца есть пыльца, она разлетается по всей земле на огромные расстояния. Не было цветковых растений в юре, да и в мелу ранее чем 120 миллионов лет назад!

Поэтому сейчас палеоботаников (которые не отрицают большую светолюбивость покрытосеменных по сравнению с голосеменными) интересует не столько то, почему этот момент был удобным, сколько то, как появились сами цветковые, как они были «изобретены» природой...

Вы впервые в тундре. С вершины сопки вы охватываете взглядом бесконечную зеленую равнину, смыкающуюся на горизонте с голубой равниной Ледовитого океана. Потом смотрите себе под ноги и вдруг осознаете, что вы... в лесу. Ибо травка, которая хлестала только что ваши сапоги, при ближайшем рассмотрении оказывается... крошечными деревцами березы! Карликовая береза, близкая родственница нашей белокожей красавицы, в тундре «исполняет обязанности» травы. Даже подберезовики, скорее «надберезовики», поскольку ростом больше, тут в изобилии,

В первых влажных болотистых каменноугольных лесах не было травы. Сухие взгорья были пустынны: деревья там расти не могли, а трава, настоящая трава, образующая сплошной покров, дерновину, еще не появилась. К этому выводу пришел советский ученый А.Л. Тахтаджян.

И только много позже, попав в неблагоприятные условия, деревья научились размножаться в одно-, двухлетнем возрасте, словом, маленькими. И сейчас иногда лесоводы и садовники замечают раннее плодоношение совсем юных сеянцев клена, груши, яблони, бузины. Природа может закрепить такое необычное поведение дерева, и через сотни, тысячи поколений перед нами - карликовая форма вроде тундровой березы. А дальше даже трудно уже проследить, от какого именно дерева ведет родословную маленькое травянистое растение.

Способность созревать в недоразвитом и даже зародышевом состоянии называется неотенией. Ученые подозревают, что с помощью неотении образовались многие виды и даже классы животных и растений. В мелу, видимо, таким образом появились травы в их нынешнем виде.

Они получились из покрытосеменных -  цветковые оказались предрасположены к неотении. Ну а сами покрытосеменные? Главная особенность покрытосеменных, дававшая им сильное преимущество,- «покрытое семя». В какой-то момент завязь эволюционного предшественника цветкового растения, какого-нибудь голосеменного (пока не установлено, какого), покрылась чешуйками - плодолистиками. Как это случилось?

Тот же А.Л. Тахтаджян обратил внимание, что «покрытая» завязь цветковых растений очень похожа на нераспустившуюся почку. Опять неотения! Да, целое царство растений, господствующих сейчас, возможно, обязано ей своим происхождением. У некоторых голосеменных растений зачатки будущих семян разбросаны по листу, а потому беззащитны перед внезапной засухой или прожорливым насекомым. Стоило какому-то одному растению случайно «догадаться» развивать семезачатки в нераспустившемся листе, в почке, -  и покрытое семя было «изобретено». А может быть, не одному и не случайно. И тогда в основании эволюционного «древа» покрытосеменных - не один, а много корней. Покрытосеменные сильно потеснили в мелу и теснят сейчас своих голосеменных предков. В наше время - уже не без помощи человека. Ценные голосеменные, например хвойные, часто не успевают восстанавливаться после неконтролируемого лесопользования. Сосна, кедр, ель, лиственница уже нуждаются в защите. Иначе их ждет судьба вымерших в мелу и раньше гигантов кордаитов, семенных папоротников, причудливых беннеттитов.

Были ли они несовершенными?

Карен Чин, аспирантка Калифорнийского университета, что расположен в прославленном известным телесериалом городе Санта Барбара, когда пришла пора определиться с узкой специализацией внутри необъятной ныне науки палеонтологии, решительно выбрала копролиты -  ископаемый окаменевший навоз. Она устремляется туда, где, по ее сведениям, обнаружены следы многолетнего благополучного проживания огромных стад растительноядных ящеров, например в Монтане (США) или Саскачеване (Канада). Кучи навоза в меловом периоде, как и сегодня, как правило, недолго благоухали на радость тогдашним жукам-навозникам, мухам и бактериям, быстро разлагались и (с помощью перечисленных организмов) становились неотъемлемой составной частью тогдашних почв. Но из всякого правила бывают, к счастью (в данном случае, для Карен Чин), исключения. Куча навоза, по сравнению с которой и слоновьи кучи в Африке -  просто жалкое подражание, могли внезапно быть засыпаны песком, потом попасть в рассол какого-нибудь допотопного озера, заместиться кремнеземом. Так получается весьма редкая и, оказывается, ценная окаменелость. Так что, похоже, выбор Карен Чин оказался удачным.

И действительно, главный палеонтологический материал, кости, при всем их богатстве и разнообразии, о многом умалчивают. Иногда мучительно хочется узнать то, о чем кости сказать не могут. Исследуя копролиты в штате Монтана, Карен Чин обнаружила в помете гадрозавров растительную клетчатку, которую удалось идентифицировать.

Это была древесина. То есть конкретно этот гадрозавр, которого за заботливое отношение к потомству уже прозвали майозавром (переводится примерно как чадолюбивый ящер) длиной в 24 фута (10 метров) питался - не бревнами, конечно, но ветками деревьев. Причем это, видимо, была обычная, старая пища растительноядных динозавров - не новейшие покрытосеменные, а древние привычные хвойные. Открытие? - Конечно. Не революционного характера, но -  ценное, как подробность повседневной жизни существ, которых нам трудно увидеть даже мысленным взором.

Очень часто окаменевший помет оказывался пронизанным множеством извилистых туннелей разного диаметра. Это ходы жуков-навозников, скарабеев 72-миллионолетней давности. Их самих не нашли. Но похоже, эти жуки -  разной величины и разных видов -- мало отличались от своих потомков и коллег, благоденствующих на просторах нынешних африканских саванн. Пройдет семь миллионов лет, и стада гигантов мелового периода полностью исчезнут. Стад других гигантов, млекопитающих, еще нет и долго не будет. На смену грудам навоза придут жалкие комочки из-под хвостов мелких, размером максимум с кошку или куницу меловых млекопитающих, при всем их старании не способных пока сравниться в производительности с майозаврами. Но скарабеи мелового периода сумеют пережить миллионы лет тяжелых для них времен и дождаться нового пира на своем празднике жизни. И они с утроенной энергией возобновят свою очень важную работу по очистке и обеззараживанию поверхности нашей планеты, а заодно по строительству тучных почв, благодаря которым Земля становилась с каждой сотней миллионов лет своей истории все зеленей и прекрасней. Это уже ценный вклад в то, что можно назвать палеоэкологией.

В Саскачеван Карен Чин была приглашена коллегами, канадскими палеонтологами. Они нашли копролит, похоже, не растительноядного, а хищного динозавра, причем гигантского. Уж не самого ли короля ящеров тиранозавра рекса, да еще и чуть ли не в последнем слое мелового периода, когда до начала великого вымирания оставались считанные крохи, ну, какие-нибудь десятки тысяч лет?

Исследования Карен Чин почти полностью подтверждали эти догадки В глубине копролита покоились останки юного создания, подростка, размером не более коровы, растительноядного динозавра трицератопса. Это были кусочки его костей, раздробленных самыми страшными зубами во всей истории Земли. Тиранозавр реке не жевал свою добычу, он ее рвал и глотал... Но и добыче и хищнику, как видам и представителям великих родов, недолго оставалось жить на планете. Их эволюционный конец был близок.

Как недолго оставалось шастать по океанам и еще более древним, чем сухопутные динозавры, ихтиозаврам. В каменоломне под Питерсборо в Англии палеонтологи Гринвичского университета ликовали, когда нашли не копролиты этих живородящих предтеч нынешних дельфинов и китов, а их рвоту, то, что они срыгивали, чтобы не повредить внутренности. Например, остроконечные «чертовы пальцы», остатки внутренней раковины белемнитов, головоногих моллюсков, вымерших одновременно с их преследователями ихтиозаврами. В моей первой детской коллекции минералов чертовы пальцы были, но я не знал, что белемнитами питались ихтиозавры... А теперь, благодаря окаменевшей рвоте морских ящеров, это стало научным фактом.

Можно спросить: а стоит ли жалеть о том, что устарело, а значит, было обречено?

Лучшая деловая древесина и сегодня получается из «устаревших» хвойных, а если говорить о гигиеническом или эстетическом значении, то хвойные, пожалуй, дадут сто очков вперед многим современным быстроразмножающимся цветковым деревьям, скажем, ольхе или осине. А вымершие древние леса? Столь ли несовершенны они были, чтобы вспоминать о них без всякого сожаления?

Четверть миллиарда лет тому назад на месте современной тунгусской лиственничной тайги шумела «тайга» кордаитовая. Могучие смолистые стволы этих гигантов - увы! -  вне пределов досягаемости для лесорубов. Кордаиты, предки нынешних хвойных, превратились в уголь и пылают в топках электростанций. А отпечатками их красивых листьев, похожих на листья ландышей, могут любоваться только палеоботаники.

Но не все ископаемые деревья постигла участь кордаитов. «Настоящих живых ископаемых» и сейчас немало. Вечно зелены в тропических лесах древовидные папоротники, почти без изменений пережившие сотни миллионов лет. В 1957 году в Центральном Перу были найдены живые стилиты - деревья, родичи нашего невзрачного травянистого плауна. Когда-то, в каменноугольном периоде, древовидные плауны и хвощи образовывали непроходимые чащи. А метасеквойя? Ее открыли в 1941 году в ископаемых остатках. А в 1944 году наткнулись на живое ископаемое в горах Центрального Китая. Калифорния сохранила для нас секвойю - мамонтово дерево, в дупле которого можно (но не нужно) оборудовать гараж для автомобиля. Австралия сберегла эвкалипты, начавшие отсюда с человеческой помощью новое наступление на другие континенты. Древесина секвойи и эвкалипта -  выше всяких похвал по красоте и стойкости. Эвкалипт - дерево-санитар, оздоровляет самые гиблые места, о целебных свойствах его листьев ходят легенды.

Самым древним отпечаткам экзотических, похожих на крылья мотыльков, листьев легендарного гинкго - двести миллионов лет. Люди всегда, видимо, чувствовали необычность этого растения и с древних времен берегли его и размножали - не за что-нибудь полезное, просто за красоту. И - единственный в своем роде случай - дерево не вымерло благодаря этой заботе! Нынче его нигде в природе нет. Только в парках, садах, оранжереях. А недавно выяснилось, что гинкго поразительно устойчиво к главной беде городских парков и аллей - промышленному загрязнению воздуха. Да и к радиации. Это свойства обещает стать для гинкго в век промышленной революции стимулом нового широкого возрождения.

Случай с гинкго да послужит нам примером! Человек может и должен сберечь то, что пощадила даже эпоха великого вымирания.

...Есть искушение привязать гибель гигантских ящеров к изменению растительных ландшафтов. Нарушилась кормовая цепочка: голосеменные растения - растительноядные ящеры - хищные «завры». И действительно, великое вымирание животных последовало вслед за «десантом цветковых». Но... не сразу! Прошли миллионы, десятки миллионов лет, земля «убралась цветами» и приняла вид, весьма похожий на современный, но по этим почти современным ландшафтам все еще бродили, над ними летали и в морях плавали разнообразные ящеры. Кайнозой еще не пришел, а «кайнофит» наступил.

«Так, должно быть, жевал вымирающий ихтиозавр случайно попавшую в челюсти фиалку»,- совершенно ненаучно и шутливо пишет поэт (ихтиозавр был дельфиноподобным хищным морским ящером, и в челюсти ему не могла попасть наземная трава). Но какой-нибудь травоядный многорогий клюворылый трицератопс, любимое блюдо тиранозавра рекса из Саскачевана, на четверть состоящий из уродливой головы, или прямоходящий траходон, эти кошмарные (на наш кайнозойский млекопитающий взгляд) создания прошлых эпох вполне могли жевать совсем современный цветочек. И даже наверняка жевали, хотя и без малейшего удовольствия, предпочитая, как это выяснила Карен Чин, старую добрую хвойную веточку. Так что, судя по всему, ящеры могли приспособиться к растительности, похожей на современную, они могли в ней обитать, жить возле нас, как это нафантазировано в фильме

«Парк юрского периода», если бы не что-то, что не дало им этого сделать.

Жить возле нас... Да, они жили долгие миллионы лет бок о бок не с нами, конечно, но с нашими прямыми предками, млекопитающими животными мела,- жили. Появившись еще до мела, в триасовом периоде, млекопитающие, небольшие крысоподобные, малозаметные (ночные, норные) и малосимпатичные, вероятно, создания, эволюционировали под гнетом царства ящеров. Они наверняка быстро стали излюбленной пищей хищных «завров», но и сами могли при случае пожирать по ночам, используя преимущества своей теплокровности, яйца и молодь гигантов. Юркие, подвижные, они могли выхватывать еду из-под носа некоторых рептилий, оставляя тех голодными. А птицы точно так же вытесняли летающих ящеров. Конкуренция... .

Так представляют себе процесс вымирания некоторые ученые, например палеонтолог Л. Давиташвили. Но многие биологи не согласны с этими представлениями.

Опять, как и в случае с древними растениями, мы можем задать себе вопрос: так ли уж несовершенны были экологические предшественники современных животных -  меловые рептилии? Вглядываясь в их образы, воссозданные кропотливым трудом поколений палеонтологов, мы найдем в них многое, достойное прямо-таки восхищения.

Тот же птеранодон. (По родству ближе к нынешним ящерицам, чем к птицам или современникам-динозаврам.) Живой планер: размах крыльев -  до 12 метров. Странный, но вовсе не ущербный, а скорее занятный, завораживающий облик. Огромный метровый клюв -  и костяной вырост, гребень, ... направленный назад, уравновешивающий эту тяжесть. Может быть, из-за этого необычного нароста у ящера такой смышленый вид?

Вероятно, он был трупоядом, санитаром меловых кладбищ, и занимал в этой своей должности «экологическую нишу», как говорят биологи, современного кондора. (Некоторые из последних меловых птерозавров жили по берегам морей и были рыбоедами.) Кто мог конкурировать с ним? Неужто ему не хватало пищи в эти века изобилия трупов -  именно птеранодон (или еще более крупный 130-килограммовый кетцалькоатль) бесшумно прилетал «попрощаться» со своими вымирающими родичами, и никто не мог помешать его мрачному пиршеству. .

Недавние исследования ученых снова привлекли внимание к этому «дракону»: птеранодон, оказывается, был в своем роде совершенством, непревзойденным ни до, ни после него. Птеранодон конечно же не махал крыльями. Как и современные гигантские хищные птицы, он часами парил на огромной высоте, вероятно гораздо большей, чем «потолок» современных птиц, и обладал исключительно острым зрением. Он не махал крыльями даже на взлете: инженерный расчет его веса и пропорций крыла показывает, что птеранодон мог взлететь при самом слабом ветре, просто расправив огромные кожистые «плоскости». Планер-моноплан идеальной конструкции. Может быть, ночные холода становившегося все более континентальным климата делали его беззащитным? Но самые последние исследования показывают: летун был покрыт чем-то вроде пуха или шерсти. А шерсть не бывает просто так: она нужна, чтобы сохранять тепло тела. Летающая рептилия была теплокровной! Теплокровными могли быть многие (те, кто помельче) и звероящеры, и динозавры. Они приобретали это свойство там, где климат требовал этого, и, возможно, так было еще задолго до мела. Пальма первенства в этом отношении могла принадлежать еще пермским предтечам млекопитающих - звероящерам-териодонтам. Но именно териодонты, кстати, вымерли еще задолго до мела. Теплокровной, видимо, была и «нечисть волосатая» - летающий ящер, останки которого найдены не так давно в Средней Азии.

Возможно, это была не всегда такая же теплокровность, как у наших современников, птиц и млекопитающих. Порой это могла быть, так сказать, теплокровность «до востребования». Чувство голода могло включать в организме, например, хищного динозавра, некое супервозбуждение, вроде охотничьего азарта, как и у нас бывает, только в сто раз сильнее, с включением дополнительных энергетических ресурсов. А поел - снова переключение на медленный способ метаболизма. Так - намного экономней! Одна и та же территория могла прокормить гораздо больше таких «двурежимных» существ и большего размера, чем птиц или млекопитающих. Вот и говори после этого о том, кто совершенней. Может быть, все-таки тот, кто менее расточителен?

Говорят, ящеров сгубил способ размножения: яйца уязвимы. Но во-первых, многие ящеры были живородящими, тот же ихтиозавр, например. Во-вторых: а птицы? Они же яйцекладущие, почему же их не вытесняют более «прогрессивные» млекопитающие-летуны -  летучие мыши?

Известный палеонтолог Джордж Симпсон неодобрительно относился к пропаганде «конкурентной» причины вымираний. Он писал: «Ихтиозавры вымерли за миллионы лет до того, как появились их экологические аналоги среди китообразных. Птеродактили исчезли задолго до того, как летучие мыши заняли сходную или частично совпадающую зону. Динозавры вымерли раньше, чем наземные млекопитающие столь быстро распространились почти в тех же самых зонах... Можно с достаточным основанием заключить, что млекопитающие в виде множества небольших локальных разведочных, если можно так выразиться, групп уже некоторое время окружали основание адаптивной вершины динозавров, когда независимое от этого  вымирание последних неожиданно позволило млекопитающим  "взобраться на эту вершину".

Конкуренция не мешает развитию и эволюции вида, рода, а необходима для этого развития. Благодаря естественному отбору жертвы совершенствуются в способах ускользания от участи быть съеденными. Хищники путем того же отбора -  голод не тетка! -  совершенствуются в свирепости, сообразительности, быстроте. Деградация, мельчание стад нынешних яков и оленей - прямой результат истребления хищников. Хищники -  санитары. Они уничтожают больных животных и тем спасают целые виды от истребительных эпидемий. Хищники - тренеры: поддерживают стада своих потенциальных жертв в отличной спортивной форме.

Да и сами хищники нуждаются в конкуренции. Пещерный медведь, живший в Европе и Азии на исходе третичного периода, был не чета нынешнему. Гигант держал в страхе все окрестные горы и леса. Никто и ничто не могло ему противостоять. Дичи сколько угодно. Недругов никаких. И поколение за поколением (палеонтологи проследили этот процесс в деталях) он стал быстро деградировать, вырождаться, мельчать, пока не исчез полностью. Сам собой.

Не в этом ли разгадка меловой катастрофы? Слишком уж совершенными, каждый в своем роде, стали ящеры-гиганты.

Птеранодон, плавающие в морях ихтиозавр, плезиозавр, гигантские морские крокодилы. И -  рекордсмен среди хищников всех эпох -  клиент Карен Чин тиранозавр рекс, тиранозавр королевский, прямоходящий, как и мы, но достигавший высоты четырехэтажного дома.

Аммониты, весьма высокоразвитые головоногие моллюски, родственники нынешних каракатиц, обитавшие в непроницаемых спиральных раковинах до трех метров в диаметре... Из раковин торчали ловкие сильные руки-щупальца, а сами раковины, наполненные газом, носились по всем морям планеты. Что их-то сгубило в конце мела? Ведь живут же и нынче похожие на них по образу жизни, но далеко не столь совершенные наутилусы. Тут опять-таки плохо работают «катастрофические» объяснения типа падения гигантских метеоритов и комет, которые не разбирают, по кому бить. Что-то очень похожее на вырождение появляется в облике многих аммонитов в самый разгар их господства в море. Тотальная взрывоподобная изменчивость, причудливые, иногда уродливые формы -  вот что привлекает в них внимание в первую очередь. То появляются виды, раковинные спирали которых не касаются друг друга: спираль как бы распрямляется. А вот и вовсе странные палковидные, полностью выпрямившиеся участки спирали, а то и просто палочковидные раковины. Аммониты как будто мечутся в поисках выхода из неведомого нам эволюционного тупика. А может быть, радиация? Ведь есть же теория Е. Шиндевольфа о меловом взрыве сверхновой звезды близко от Солнечной системы. Может быть, отсюда и повышенная «мутабильность» у аммонитов, и ненормальные яйца последних динозавров, найденные недавно: скорлупа у них такой толщины, что никакой динозавренок не проклюнется.

Но почему же этот высокий радиационный фон не повлиял на всех животных? Ведь не пострадали ни птицы, ни млекопитающие (хотя - интересный факт: многие меловые млекопитающие вымерли вместе с динозаврами). Наконец, вся бесчисленная рептильная мелочь -- змеи (появившиеся, кстати, именно в мелу), ящерицы, черепахи, хвостатые земноводные (в отличие от лягушек, сильно пострадавших) остались жить и эволюционировать и чувствуют себя прекрасно по сей день. Так что «излишнее совершенство» меловых животных скорее было тем самым истинным биологическим виновником, который подготовил их исчезновение с лица планеты. Так могло быть, хотя дать голову на отсечение, что именно этот механизм дирижировал всем финалом меловой трагедии, поостережется и самый азартный сторонник подобной гипотезы.

Сто лет назад философ Герберт Спенсер писал о волнах жизни, закономерно накатывающихся одна за другой на дерево эволюции. Может быть, такими волнами управляют внешние причины вроде упомянутого раньше вторжения глубинных углеводородов в ходе долгих мантийных циклов-суперхронов? Или ими дирижируют внутренние, еще не открытые законы? Одно время было принято говорить о видах и родах как об отдельных организмах: говорили о рождении, увядании видов и родов, их естественной смерти, наступающей вследствие иссякания некоей «жизненной силы». «Жизненная сила» -  это, несомненно, что-то не подлежащее научному анализу, или, как говорили в недавние строгие времена, идеалистическое. Но можем ли мы поручиться, что хорошо , представляем себе ход эстафет генов, хромосомных наборов на протяжении десятков миллионов лет?

В начале главы шла речь о неразрывной, странной, подчас страшной связи эпох в виде рака -  болезни, ставшей проблемой номер один именно в XX веке. Почему допотопный бескислородный способ обмена веществ в клетке, господствовавший на Земле в эпоху еще первой дыхательной революции, три-четыре миллиарда лет тому назад, проявил себя с такой жуткой закономерностью в одном, высшем, виде живых существ (и не проявивший в видах близко родственных, у приматов) и в один определенный момент, кульминационный момент эволюции - в период становления новой геологической ' оболочки Земли, которую одни ученые склонны называть ноосферой - сферой разума, другие -  техносферой?

Случайность? Человек меньше стал умирать от других болезней, его окружение несет в себе много необычных для млекопитающего животного веществ -  канцерогенов, да и вообще он стал дольше жить, в природе столько не живут, а с возрастом вероятность перерождения, нарушения обычных процессов в клетках увеличивается...

Или правы те эволюционисты-генетики, кто подсчитал, сколько человек насчитывала та популяция наших предков, которые пережили какую-то серьезную эпидемию или экологическую катастрофу в Африке 80 миллионов лет назад (есть такой способ генетического исследования). Оказалось, по всей Африке -  2000 человек. Минимальная группа -  в таких группах много близкородственных скрещиваний, на поверхность вылезают рецессивные, давние гены, давно преодоленные родичами-приматами.

И еще: живет человек теперь большими скоплениями, а ведь почти доказано, что первый толчок, какое-то почти незаметное изменение в наследственном аппарате клетки производят вирусы. Рак не очень сильно, но заразен.

Все это верно. Но представим себе ситуацию, что человечество не обладает всей мощью современной медицины, вирусологии и биохимии. А рак, как пожар, распространяется в облюбованном им биологическом виде (а он уже в последнее столетие, например, помолодел, перестал быть болезнью только пожилых людей), пока не уничтожит его полностью. Могли бы палеонтологи через миллионы лет только по геологическим, палеонтологическим документам понять, что привело к гибели процветающий и господствующий вид? Рудимент, анахронизм, пришелец из еще более невообразимой древности -  первичный способ дыхания клеток! Кстати, что-то подобное пока действительно разворачивается - от братьев-обезьян к нам пришел вирус СПИДа, и пока усилия и успехи медиков явно отстают от экспансии этой напасти.

Нечто аналогичное могло происходить в прошлом, и не раз. Виновник вымирания мог сказать «а» в совершенно иную эпоху, а «6» -  вырождение, угасание, а затем вымирание меловых животных -  стало возможным лишь тогда, когда для действия «а» созрели подходящие условия -  геологические, климатические или биологические. Самые разные процессы, начавшиеся в разное время, скрестившись случайно в одной точке - в конце мела, ударили по царям трех стихий - моря, суши и воздуха. Возможно, дальше линии этих неведомых процессов вновь разошлись, но возрождение, например, новое развитие летающих и гигантских ящеров из мелочи, оставшейся в живых, было невозможно: их место заняли другие. В этом случае разгадка тайны мелового вымирания -  дело не скорое...

Что-то вроде грандиозных биогеоценозов, перекинутых между разными временами и эпохами, -  хронобиогеоценозов - действует в толще геологической истории. И каждое существо из мириад существ во всей этой толще состоит в незримой и жизненно важной связи с природой и климатами всех предшествующих эпох, с другими существами из невообразимо далекого прошлого. И динозавр -  наш брат, мы одной крови, у нас похожие радости и беды, но ему не повезло...

Мел и геологическое будущее

Странное время -  мел. Он не был сухим: от него не осталось залежей солей, этих верных признаков аридного, как говорят географы (сухого и жаркого), климата. Он не был беден растениями. Климат в мелу был просто роскошный: теплый, в меру влажный. Но гигантский меловой период, длившийся восемьдесят миллионов лет, оставил нам очень мало (в десятки раз меньше, чем пермокарбон или третичный период) залежей каменного угля. Возможно, это объясняется геолого-географическими причинами: в мелу было мало болот и мелких пресных озер, в которых идет первый этап угленакопления -  образование торфа.

И тем не менее именно здесь нам придется поговорить об угле, который откладывался в перми, карбоне и третичном периоде. И еще о геологическом будущем.

Геологическое будущее. Есть ли нам до него дело? Такая постановка вопроса в наше время может вызвать только возмущение. XIX век, хищнический век пара и электричества, давно позади, и сейчас мы все конечно же непрерывно думаем, как бы не оставить потомкам отравленных рек и океанов, истощенных почв, лесов, недр. Правда, раздумья наши не очень сильно мешают нам пока делать и то и другое травить и истощать.

Мы думаем. Например, считаем и пересчитываем запасы горючих ископаемых, и у нас получается, что скоро, то ли ,через пару десятков лет, то ли еще через сто лет, их станет катастрофически не хватать, а потом и вовсе придется переходить на ядерную энергетику, от которой, после Чернобыля, земляне отнюдь не в восторге.

И вот, оказывается, думали мы вовсе не о том: проблемы последней тонны угля не существует! На этом стоит остановиться, чтобы показать, что важно не только думать, но думать в квадрате, то есть думать о том, как думать о будущем. С.М. Григорьев, видный специалист в области химии и геологии горючих ископаемых, оценил мировые запасы ископаемых в 24,5 X 10¹⁴ тонн «условного топлива» (то есть некоего среднего топлива, не разделенного на угли разной калорийности, нефть, газ, сланцы и т.д.). Основная часть этой массы углерода и углеводородов - результат деятельности растений, которые, используя свет солнца, миллионы лет перерабатывали углекислоту (с водой) в углерод и кислород. Не нужно, конечно, думать, что растения при фотосинтезе буквально разлагают углекислый газ на углерод и кислород. Реакция протекает так, что кислород в действительности отщепляется от молекулы воды. Вот эта реакция (в ней кислород воды - меченый):

фотосинтез

СО₂ + 2Н₂О* = 2НСНО + Н₂О + О₂*.

Так что здесь не расщепление углекислого газа на углерод и кислород, а сложная реакция с образованием углеводородов, снова воды и чистого кислорода. Но количество новообразованного кислорода строго эквивалентно пущенной в дело углекислоте, и в этом смысле выражение «углекислота идет на образование кислорода» соответствует истине. Почти чистый углерод в залежах угля образуется не сразу, а постепенно, из клетчатки погибших растений в условиях бескислородного хранения. Именно в такие условия попадает в болотах торф, который потом становится углем.

Так или иначе, сжигая уголь, мы в какой-то мере совершаем обратный процесс. И поскольку практически весь кислород атмосферы -  продукт фотосинтеза, то, по идее, сжигая последнюю тонну угля, мы уничтожим и последнюю тонну атмосферного кислорода. Неприятная перспектива... Но на самом деле все еще хуже. Атмосфера - не очень надежное хранилище. Кислород медленно, но неотвратимо диссипирует, теряется в космическом пространстве. Он вступает в прочные необратимые химические связи с горными породами. Вот и получилось, что сейчас в земной атмосфере лишь одна пятая часть того кислорода, что был выделен растениями Земли за всю геологическую историю. Выходит, если бы когда-нибудь использовали последнюю тонну кислорода, на Земле осталось бы еще столько горючих ископаемых, что хватило бы на четыре таких же цивилизаций, как наша. Только сжигать уголь (или нефть, или газ, или метангидраты океанов) им было бы уже нечем. Дышать им тоже было бы нечем.

Но все это, конечно, будет в том случае, если человечество не перейдет на другие способы хозяйствования. Иначе говоря, перед нами встает призрак шестой атмосферной революции - техногенной. Основные ее черты -  уменьшение количества кислорода в воздухе и резкое увеличение количества углекислого газа.

Уже сейчас мы используем двенадцать миллиардов тонн кислорода в год - пять процентов того количества, которое производят за год леса Земли (в основном тропические джунгли) и водоросли океана. Вроде бы немного. Но эти пять процентов берутся, так сказать, из основного капитала, ибо весь воспроизводимый растениями кислород природа давно распределила между своими детьми - летающими, ползающими, ходящими тварями. И вот некоторые ученые, обеспокоенные перспективами шестой революции, уже поговаривают, что, по их подсчетам, половина углекислого газа, выделяемого нашими топками и автомобилями, уже не усваивается растениями суши и моря, а накапливается в атмосфере и начинает вытеснять свободный кислород. За двести последних лет количество углекислого газа в атмосфере возросло на треть. А за двадцать последних лет -  на 13 %! Если углекислый газ действительно замещает в воздухе кислород, то тяжелые последствия этого процесса уже должны начать проявляться. Довольно сильное потепление климата в XX веке некоторые ученые связывают именно с этим процессом: количество СО₂ растет - возрастает парниковый эффект. Еще в XX веке началось ускоренное, не естественное, а уже по на-, шей милости таяние льдов Антарктиды и Гренландии.

Может быть, это хорошо: освобождаются новые земли? Да, но если материковые льды растают полностью, уровень океана повысится чуть ли не на сто метров, самые плодородные и густонаселенные равнины, миллионные города будут затоплены. Исчезнут горные ледники - исчезнут, иссякнут реки, берущие начало с гор, пустыня двинется в наступление. Что-то вроде нового засушливого, катастрофического пермотриаса начнется на планете - и это задолго до того, как начнет не хватать кислорода.

Но не рано ли бить тревогу, спрашивают другие ученые. А вслед за ними и Илларионов, советник Президента России, выступивший против подписания Россией Киотского протокола. Колебания в количестве углекислоты в атмосфере были всегда, а вообще-то ее современное содержание в атмосфере близко к минимальному (нулевое было бы много худшей катастрофой: парниковому эффекту мы обязаны и жизнью на Земле, да и сегодня без него Средиземное море было бы закрыто ледниковым щитом, а зона вечной мерзлоты дошла бы до тропиков). Куда же девается углекислота?

Тут-то и выступает на сцену великий «хронобиогеоценоз». Нас избавляют пока от парникового перегрева огромные массы известняков, накопленные в меловом периоде. Помните, особенность пятой атмосферной революции была в том, что меловые фораминиферы совершали насилие над природой -  откладывали карбонат кальция в условиях недостатка углекислого газа? Из-за этого океаны мира насыщены растворенным карбонатом кальция, а значит, являются активным поглотителем углекислоты. Как? Очень просто. По химической реакции:

СаСО₃ + СО₂ -> Са(НСО₃)₂.

То есть образуется бикарбонат, хорошо растворимая соль, способная накапливаться в океане сколь угодно долго. Эта реакция -  на нее стоит поглядеть попристальнее - осуществляет великое карбонат-бикарбонатное равновесие в природе. Благодаря этой реакции, говорят, в течение тысяч лет будет поглощаться углекислота, сколько бы мы ее ни производили. Она же в иные времена, в условиях недостатка СО₂, не давала растениям умирать от углеродного голода. При этом шел обратный процесс:

Са(НСО₃)₂ -> СаСО₃ + СО₂.

Так одна эпоха помогает другой и не дает погибнуть жизни на нашей планете, главное условие существования которой - Великое Равновесие.

Но реакция углекислого равновесия не решает проблемы кислорода. Допустим, мы не задохнемся от духоты и избытка двуокиси углерода, но кислород? Надолго ли его хватит при теперешнем нашем образе жизни, при нынешних темпах его уничтожения? В 2050 году будет, по некоторым подсчетам, сжигаться весь кислород, производимый растениями. Нашим легким не останется ничего другого, как дышать невосполнимыми основными запасами. А как быстро они иссякнут? Довольно скоро. В прошлом веке было подсчитано, что кислорода в атмосфере - на восемьсот тысяч лет дыхания. Но воздух -  это не кислородная подушка, а смесь газов. Уже при двадцати процентах кислорода по весу (сейчас двадцать три и две десятые) в воздухе человек угнетен, он практически не может работать. Самое большее, на что можно еще пойти (если это очень уж нужно),-  это понизить концентрацию кислорода в атмосфере до двадцати двух процентов. Это и произойдет, когда иссякнут все разведанные на сегодня запасы горючих ископаемых! Но может быть, еще раньше? Ведь загрязнение воды, воздуха, эрозия почв нарушают работу фабрики фотосинтеза, уничтожают леса, травы, водоросли. Тропические леса, главная фабрика кислорода, безжалостно вырубаются. С какого-то момента (и момент этот не за горами) сжигать уголь, нефть и газ вообще будет нельзя. Иначе еще одна фантазия писателя А. Беляева станет реальностью. Призрак «продавца воздуха» пусть не в буквальном, а в образном смысле может нависнуть над миром.

Все это, конечно, крайний, но возможный случай. Меры принять можно и нужно. Например, отказаться от сжигания мусора, от тепловых электростанций какглавных источников энергии. Когда вопрос касается основного - воздуха, лучше принять меры заблаговременно. Шестой атмосферной революции не должно быть!

Динозавр

Дивно-диво динозавр!

Еле влез бы он в вокзал,

Было б узко,

Было б тесно,

Пол от тяжести бы треснул.

Вот какой в эпохе давней

Жил, представьте, ДИВНОзавр

***

Динозавру динозавр

Укоризненно сказал:

- Погляди-ка мне в лицо!

Где снесенное яйцо?

Как исчезло, в чем причина?

Мне жена его вручила,

Отправляясь на базар.

Погляди-ка мне в глаза,

Что же ты за динозавр?

Нет стыда в тебе, обжора,

Мы так вымрем очень скоро! Нет.

Так больше жить нельзя,

-  Укоризненно сказал

Динозавру динозавр.

И схватив яйцо соседа,

Он поплелся Пообедать.

Последний звоночек

Как бы ни привлекал нас «парк юрского периода» или эоцен, эдем третичного периода, как бы ни завораживали декорации топкого мира каменноугольной эпохи, когда происходили те или иные сцены мировой драмы, нас всегда будет тянуть за кулисы и в антракты. То, что скрыто от первого взгляда, то, что происходит на стыках ритмов и эпох, то, что, собственно, и приводит к смене декораций, действующих лиц и сюжетов, случается быстро и без величественной поступи и открывается исследователю в последнюю очередь. Иначе говоря, типостаз - перед глазами, а типогенез скрыт.

Уже и неспециалисты это знают, и в главе о кайнозое или мезозое читатель ищет и ждет рассказа о суперкатастрофе на границе этих периодов, самым ярким проявлением которой считается внезапное исчезновение из слоев земных господ мезозоя динозавров. Гипотез напридумано множество (одна из них, о «несознательности» динозавров, якобы плохо заботившихся о потомстве - в эпиграфе к этой главке). На самом деле, как выяснилось, динозаврихи, и хищные и травоядные, были нередко весьма заботливыми мамашами, и в общем мир динозавров в этом смысле принципиально не отличался от мира птиц или млекопитающих, где бывает всякое.

Такую катастрофу уже наблюдали астрономы в 90-х годах прошлого века. Могучую атмосферу гиганта Юпитера потрясло падение осколков кометы Шумейкера - Леви.

Астероид поперечником 12 километров, кажется, действительно врезался в Землю 65 миллионов лет назад, возвестив начало новой эпохи, нашей эпохи, кайнозоя

Приятно и интересно присутствовать при очередной научной революции. И особенно при такой, когда посрамлены целые поколения ученых, упорно пытавшихся обойтись в своих усилиях написать книгу истории нашей планеты без чудес и вообще разного рода внезапностей и особенно без революций и катастроф. В конце 80-х годов прошлого века, в эпоху крушения идеологий и систем, в журнале «Новый мир», где тогда работал автор этой книги, наряду с громкими публикациями «прорабов перестройки» внимание читателей привлекла небольшая статья о новом катастрофизме в геонауках. Как ни странно, резонанс получился не меньший, чем от самых хлестких политических публикаций.

Речь в принципе шла о повсеместно, по всей Земле обнаруженной «иридиевой аномалии». Иридия на Земле очень мало. Считается, что он почти весь сосредоточен в недосягаемом железном ядре планеты. Исключения всегда связаны с местами падений метеоритов, либо железных, которые, видимо, являются осколками ядер погибших планет, либо таких, которые не побывали в теле планет, а потому и не прошли стадии обеднения иридием. И вот в одном весьма тонком земном слое, и именно в слое, отделяющем мощный пласт, богатый остатками мезозойской жизни, в том числе и динозавров, от поразительно скудных первых отложений кайнозоя, где динозавров уже нет, иридия оказалось в 20 раз больше, чем выше и ниже по разрезу. И сам слой даже на вид весь такой «катастрофический», революционный. Черный от пожаров 65-миллионолетней давности. Да еще и с вкраплениями микроалмазиков (характерная метка древних взрывов). Остается снять шляпу и постоять над динозавровой могилой, и подумать о бренности всего сущего и о незавидной судьбе и нашего рода, которому вряд ли удастся уцелеть там, где не устояли наши предшественники на троне царей природы.

Очень полезная для пробуждения совести и экологического сознания вещь. Но наука не должна думать ни о каких не относящихся к предмету изучения предметах, даже если это и полезность человеческому роду. Ее интересует только истина как таковая. Катастрофа была. Это факт. Динозавры вымерли примерно в это время. Уже не совсем факт хотя бы потому, что присутствует это самое «примерно». Смущало то, что наше обывательское представление о жизни и смерти (пиф-паф -  ой-е-ей, умирает зайчик мой) столь масштабно вторглось в сферу эволюционной истории, где вымирания - это непременное условие движения вперед и вовсе не равны по своему значению смерти индивидуума для его семьи. Вымирает (в течение сотен тысяч лет) могучая группа, лишь на доли процента уступающая другой в рождаемости или в выживаемости. Примерно так (только в миллион раз стремительней) сейчас вымирают погрязшие в личных удобствах беспрецедентно благополучные долго живущие европейцы, не желающие заниматься воспроизводством себе подобных.

Но зато они, пока еще не вымерли, неплохо занимаются наукой. Британские исследователи Розалин Уайт и Эндрю Сондерс в журнале «Литое» недавно объявили, что беда типа массовых вымираний в конце мела и в пермотриасе вообще не могла быть от какой-то одной причины, даже и от астероида в десяток-другой километров в поперечнике. Другая часто приводимая причина великих вымираний типа колоссальных вулканических катастроф, в тысячи раз превосходящих все, что человек мог наблюдать за время своего присутствия в истории Земли, тоже сама по себе неспособна вызвать перестройку такого масштаба. По странному на первый взгляд совпадению колоссальное излияние базальтов на плато Декан в Индии произошло как раз в то время, что помечено иридиевой аномалией и угольной чернотой в тонком слое, отделяющем наш кайнозой от века динозавров. В первой части этой книги, в примечании к рассказу о плюмах я уже говорил о том, что странность этого совпадения, породившего, естественно, самые яростные споры в научной среде, скорее всего кажущаяся. Космическое тело, по размеру соизмеримое с мощностью земной коры, при падении с космической скоростью не может не вызвать грандиозного вулканического отклика с таких глубин, которые в обычном, «домашнем» земном вулканизме участия не принимают. С другой стороны, вулканические излияния на тысячах квадратных километров, как это было в конце мела, а особенно в пермотриасе, о котором еще будет идти речь (тогда лава изливалась у нас. в Сибири на площади с Францию в течение нескольких миллионов лет), и невозможны без такой подкачки космической энергии. Практически с границы земного ядра через мантию вверх устремляется «фонтан» вещества, этакий султан, плюмаж, который так и называется, плюм.

Наверное, такое совместное воздействие мгновенной космической катастрофы и растянутой после этого на тысячи и миллионы лет вулканической лучше объясняет, например, то, что для целого ряда животных планетарная катастрофа прошла абсолютно незамеченной (например, для столь чувствительных к малейшим климатическим переменам хвостатых земноводных, черепах, многих рыб). И то, что для областей Земли, расположенных особенно близко от места действительно страшного взрыва (полуостров Юкатан) того 12-километрового, в поперечнике, рокового астероида (но далеко от излияния траппов в Индии), вымирание динозавров растянулось еще на пару миллионов лет -  в Северной Америке, в Китае, похоже, отдельные виды динозавров жили и в кайнозое. И то, что давным-давно уже знали палеонтологи и эволюционисты-биологи: что смена декораций и разучивание ролей для очередного «боевика» эволюционного сериала под названием «кайнозой» (в котором на вполне рядовых ролях пока участвуем и мы, пишущий и читающий эту книгу) шла в течение всего мелового периода, последнего периода мезозоя.

Букашки и цветочки

Выше было сказано о выдающейся роли мошек, бабочек и прочих наземных членистоногих, этого «сухопутного планктона», в предыстории и истории наших предков млекопитающих и потомков вымерших динозавров -  птиц. Но ведь и сами букашки - не воздухом же питаются. А чем? Ну, конечно, друг другом, не без того, но ведь не все же и не всегда. А если посмотреть в эволюции, то и видно, что особые отношения издавна тесно связывали насекомых с растениями, и чем ближе к нашему времени, тем все теснее. Растения, высшие и низшие, наряду с микроорганизмами, и составляют подножие той самой общепланетной пищевой пирамиды, где всяк кого-нибудь, да злодейски жует. И только растения (как и многие микроорганизмы) безгрешно работают над переработкой в живое вещество воздуха, света, воды и минералов Земли.

В самом имени «кайнозой» слышится этакий наш, зоологический хищнический шовинизм. Для растений этот период должен бы называться «кайнофит». И, как уже было сказано, ученые давно уже установили, что кайнофит начался задолго до кайнозоя. По нынешним данным, 115 миллионов лет на зад. Без всяких катастроф, но очень быстро, всего за семь миллионов лет растительность планеты из преимущественно голосеменной (из голосеменных в широком распространении, да и то поближе к полюсам, остались лишь хвойные) стала в основном покрытосеменной, то есть цветковой. И этот процесс шел при самом активном, определяющем, можно сказать, участии насекомых.

Трудами наших отечественных палеонтологов Жерихина, Пономаренко, Красилова в конце минувшего века был отслежен этот поразительный одновременный взрыв жизни среди цветковых растений и насекомых, причем, по некоторым данным, взрыв этот начался раньше именно среди насекомых, которые в это время научились находить среди в общем-то несъедобной голосеменной растительности нежные уязвимые места, завязи семян, вполне способные дать пропитание какому-нибудь сетчатокрылому летуну. Вредительство? Наверное, поначалу только так и было. Но в какой-то момент вред, причиняемый «вредителем», стал все более уравновешиваться пользой: насекомые выступили в роли опылителей. А растение, мало того, что научилось предохранять семя от повреждения насекомым, покрывая его прочной кожицей,-  оно стало вырабатывать сначала нечто напоминающее цветок -  сигнал для опылителя. А потом из ряда таких голосеменных, лишь имитирующих цветок, образовались и настоящие цветковые, покрытосеменные растения, с которых и нектара можно насобирать. Интересно, что и насекомые стремительно менялись параллельно с изменениями в растениях. Они все больше походили на бабочек (замаскированных, как известно, под цветочек, чтоб не выделяться и не бросаться в глаза востроглазой птичке), пока не появились и настоящие бабочки.

Цветочная революция произошла без всякого грохота и массового смертоубийства, но все-таки столь в палеонтологическом отношении внезапно, что великий Дарвин, который, как истинный ляйелист, терпеть не мог даже намека на какую-нибудь катастрофу, назвал этот взрыв новой жизни «отвратительной тайной». И казалось бы, это почти ничего не изменило, кроме некоторых привычек у растительноядных динозавров, которым пришлось с горем пополам приспосабливаться к новой пище. Но цепная реакция изменений на суше началась. Птицы уже полностью вытеснили птерозавров в нишу парящих около воды гигантских рыбоедов, состав рыб на суше, то бишь в пресных водоемах, стал меняться в пользу современных костистых рыб. До океана изменения докатятся нескоро. Но докатятся неотвратимо. С тех пор как жизнь вышла из воды на сушу, суша, которой по сравнению с океаном не так уж и много, играет все возрастающую планетарную роль. Состав лесов влияет на состав минеральных веществ и органических остатков, смываемых в море, с суши возвращаются в первичную стихию многие животные, прогрессировавшие за миллионы лет сухопутного развития.

Цветковые растения, изначально сорняки по призванию, оказались чрезвычайно агрессивными, они заняли пустыри, отмели, места, прежде свободные от всякой растительности. Они научились размножаться в юном возрасте, пройдя в некоторых случаях через форму карликовости, как современные тундровые березки. Появились тундры и саванны, луга и степи. На Земле впервые в ее истории вырос настоящий травяной покров, произошло рождение дерна, на порядок замедлившего размыв и снос в море азота и фосфора, почв, сухопутной органики, что ударило по уже привыкшему к этой диете морскому планктону, основе морской пищевой пирамиды. Морские сообщества животных оказались на голодном пайке.

Все было на грани, не хватало только сигнала, звонка, чтобы вся устаревшая мезозойская структура жизни, державшаяся уже «на честном слове», рухнула, но не в недели, как это сгоряча получилось у некоторых физиков и математиков, плохо чувствующих самый дух эволюции, а через пятьдесят миллионов лет после начала кайнофита и в десятки и даже в сотни тысячелетий после космического «импакта», как и положено проходить даже самым крутым революциям в ходе настоящей, а не выдуманной эволюции.

ГЛАВА 4

ПАРК ЮРСКОГО ПЕРИОДА (ДИНОЗАВРЫ)

Еще меня любите

За то, что я умру...

Марина Цветаева

Смерть как проверка на человечность... Человек стал человеком, когда не бросил умершего родича, а оплакал и похоронил его, придумав для этого обряд. Он еще больше стал человеком, когда пожалел умирающие по его вине леса и сообщества животных и задумался о том, все ли правильно в его отношениях с природой. Впереди - еще один шаг в том же направлении. Предстоит научиться любить и жалеть тех, кто вымер миллионы лет назад...

Jurassica

В фильме Спилберга Jurassica («Парк юрского периода») все очень правдоподобно. Кроме, может быть, самих приключений. Но это и про любой другой боевик можно сказать. У попавшего когда-то в смолу и оказавшегося в результате этого в роскошном янтарном саркофаге комара берут еще не переваренную кровь из желудка, предполагая, что он перед смертью успел попить ее из динозавра. Так и оказывается. Сильно продвинутые генные инженеры, герои фильма, находят способ восстановить полный генный набор, всю ДНК вымерших чудовищ, в том числе и суперхищника всех времен тиранозавра рекса. В результате -  целый остров мезозойских чудовищ...

Бактерий из комаров в янтаре уже оживляли... А в начале 2005 года доктор Мэри Швейцер (США) объявила, что в бедренной кости одного из скелетов тиранозавра обнаружены на редкость хорошо сохранившиеся клетки крови. Их удалось не только хорошо рассмотреть (что само по себе привело к сенсации: они оказались очень похожими на птичьи, а конкретно страусиные), но и выделить обрывки ДНК, генов вымерших хищников, которые можно исследовать, сравнивать с генами современных животных и даже (в перспективе, сейчас генные технологии до такого уровня еще не доросли) еще и поэкспериментировать на манер героев, блокбастера... Фантазия вполне может стать реальностью. И сама эта возможность заставляет задуматься...

Автор этой книги хорошо помнит времена (начало шестидесятых годов), когда еще не существовало такого слова и, соответственно, понятия: «экология». Природу, правда, изучали и уже охраняли, но скорее из соображений рачительных, народнохозяйственных. Сознания нашей общности с природой, чувства, что вот еще один вид бабочки навсегда исчез и стало хуже, -  не было. Воспевалась героика первопроходства, беспощадной борьбы с враждебной, в сущности, природой. «Мы не можем ждать милостей от природы, взять их у нее -  наша задача» -  это заучивалось наизусть в школе и реально действовало на сознание. Любопытно, что Горький, подводя теоретическую базу под свою теорию социалистического реализма, одной из первых задач «нового общества» и «нового искусства» видел именно в беспощадной борьбе с природой: «Социалистический реализм утверждает бытие как деяние, как творчество, цель которого - непрерывное развитие ценнейших индивидуальных способностей человека ради победы его над силами природы». Огромные, все возрастающие сегодняшние расходы на восстановление загубленных ландшафтов, рек, озер (чего стоит один Чернобыль), а теперь уже и океанов и атмосферы (Киотский протокол)- это расплата за нахрап и натиск века пара и электричества, а за ним и ядерного века.

С ландшафтами, зверями и лужайками прошлых эпох мы сейчас примерно в тех же взаимоотношениях, что и сто лет назад. Это, мол, любопытно. Ну, поучительно. Не более того. Но уже есть перемены. Нам уже жаль беспощадно выбитого до Второй мировой войны тасманийского сумчатого волка. Просто жаль, не потому, что он зачем-то нужен. Жаль морскую корову, выбитую первопроходцами на Командорах почти сразу после ее открытия русскими экспедициями в XVIII веке. И не только потому, что она могла бы давать вкусное молоко камчадалам, а вообще. Китов уже не истребляют в промышленных масштабах (это истребление воспевалось в советских песнях), они страдают, как все, уже просто от отравы, которой мы заполняем землю и воду. Вот-вот мы научимся жалеть, даже любить динозавров, а значит, и юрский период, поистине их век, хотя и возникли они несколько раньше, еще в триасе, и вымерли, как мы знаем, в конце мела, чтобы уступить дорогу млекопитающим кайнозоя. (Кстати, главные герои-ящеры того самого блокбастера Спилберга в основном из мелового периода. Парк юрского периода в этом случае - это уже некий собирательный, волнующий и романтический образ).

И это - новая стадия развития нашего экологического сознания, то есть любви к миру и к жизни. Ведь истинную любовь не остановить перегородками эр и эпох.

А что касается янтаря и необыкновенной сохранности в нем древних насекомых, сохранившихся во всех подробностях своего строения, то жизнь и тут подтверждает самые безудержные фантазии. Американская исследовательница Жаклин Козишек обнаружила в янтаре медоносную тропическую пчелу конца мелового периода из рода Cretotrigona prisca. И это тоже оказалось сенсацией. Причем сенсация была именно в том, что пчела, которая под микроскопом выглядит как только что пойманная, практически ничем не отличалась от современных тропических пчел того же рода. Странно, в чем же тут сенсация? Ну, не отличалась...

Дело в том, что по современным почти общепринятым (с 90-х годов минувшего столетия) взглядам, Юкатанский метеорит, оставивший 65 миллионов лет назад кратер диаметром 180 километров, выбросив в атмосферу миллионы тонн пыли, вызвал сначала повсеместные пожары, уничтожившие растительность, а затем и «космическую зиму», в результате чего многие растения и животные (и, прежде всего, динозавры) вымерли чуть ли не в одночасье. Оценки, насколько упали температуры по всей Земле, разные. Есть крайние (на 40 градусов). То есть в тропиках должен был выпасть снег и замерзнуть если не моря, то реки, и почти вся последующая жизнь должна была хорониться в каких-то убежищах. Есть умеренные (понижение на 7- 12 градусов). При понижении больше чем на 10 градусов тропики становятся по условиям жизни субтропиками, субтропики -  умеренным поясом, умеренная зона - тундрой и т.д.

Так вот, пережившая катастрофу пчела из янтаря вносит отрезвляющую ноту в построения современных катастрофистов. Тропическая пчела не умеет зимовать, ее температурный рабочий режим выше 30 градусов Цельсия. Она может некоторое время не вылетать на сбор нектара -  запасы есть. Но это запасы не на год, не на полгода, а на недели, на месяц другой, сколько может продлиться сезон тропических дождей и ураганов. А тогда - будьте любезны, обеспечьте корм. То есть цветущие растения. И не любые, а привычные тропические. Пчеле наплевать, что там делается у полюсов и в умеренных зонах. Без тропиков она не может, и все тут. Исследовательница подсчитала: максимум похолодания в тропиках, который позволяет пчелка из янтаря (да и ее любимые тропические медоносы),- это на 7 градусов, и то не надолго. Нам бы такую зиму.

Конечно, это маленькое открытие не отменяет существенной роли мелового импакта в ходе той катастрофы в биосфере. Но не температурное воздействие сыграло решающую роль. Что-то другое...

Стабильность физических условий сущестования - одна из особенностей нашей планеты, достаточно таинственная и редкая, если не уникальная в космосе, только она и могла обеспечить удивительный феномен столь долгой (а потому столь результативной) биологической эволюции. Конечно, в какие-то времена стабильности было меньше. Жизнь почти вымирала (если не в мелу, то уж, безусловно, в пермотриасе, о котором речь впереди). А вот юрский период, с точки зрения климатической стабильности, был почти образцовым. И именно он стал периодом расцвета динозавров, существ, достигших высокой степени совершенства, оттерших на самую обочину эволюции звероящеров, превращавшихся понемногу в млекопитающих.

Двуног, вооружен и очень опасен

Да, был такой, и даже не в юре, а еще раньше, в триасе, этакий предтеча, провозвестник великого будущего, и это был вовсе не человек и не пришелец.

Самые интересные динозавры, с точки зрения эволюции, вовсе не гиганты, сотрясавшие землю, и не обязательно «те самые недостающие звенья», от которых пошли неисчислимые потомки.

Целофизис -  ранний, триасовый еще динозавр, и до парка следующего собственно юрского периода не дожил толком. Вымер в ходе какой-то локальной катастрофы (может быть, и эпидемии), видимо, еще в пределах триаса, когда и появился. Но он -  любимый персонаж анимационных фильмов Би-би-си по истории жизни на Земле. Открыл целофизиса в 1877 году в штате Нью-Мексико замечательный американский палеонтолог Эдвард Д. Коп. Но довольно долго эта находка оставалась на периферии палеонтологического сознания, хотя само название этого динозавра должно было вызывать самый пристальный интерес. Целофизис означает «полые кости». Полые кости-трубки -  изумительное инженерное решение природы. При равной прочности скелета, они придавали ему самолетную легкость. Для динозавров, новых персонажей в мире, где еще господствовали весьма прогрессивные и устремленные в будущее звероящеры (некоторые из них уже, возможно, питали детенышей молоком или чем-то вроде молока), открывался эволюционный путь, во-первых, к наращиванию размеров (прочность и легкость давали преимущества, при прочих равных, позволяющие обогнать на этом пути звероящеров с их массивными костями). По этому пути пошла основная масса динозавров, титанов мезозоя. Во-вторых, новшество способствовало переходу на прямохождение, двуногость, бипедализм. Две ноги повышенной прочности прекрасно держали тело. Мы знаем, сколько преимуществ получил наш непосредственный предок-гоминид, выпрямившись и освободив себе тем самым передние конечности для дополнительной деятельности. Примерно такой же сенсацией эволюции более чем за 200 миллионов лет до гоминид был переход на двуногость в мире ящеров. Даже и при небольшом весе целофизис увеличивался в росте, нижние конечности были поджарыми и ловкими (таких ног у зверозубов и млекопитающих не будет еще двести миллионов лет), а за счет хватких «рук», вооруженных страшными когтями, он становился хищником, опасным даже для весьма крупных конкурентов и жертв.

И, наконец, в-третьих. Полые кости и переставшие быть средством передвижения передние конечности были прекрасной путевкой в будущее, в воздушную стихию сначала для летающих ящеров, а потом и для птиц, достойных потомков, ну, если не самого целофизиса, то кого-то из его менее заметных в слоях земных родичей. Это то, что эволюционисты называют преадаптацией, приспособлением на отдаленное будущее. Так это иногда выглядит, когда уже знаешь, какое именно приспособление дало начало новой славной ветви эволюции, хотя всякий раз можно искать и найти и истинную причину, почему именно это приспособление появилось тогда-то и тогда-то. Есть, по крайней мере, одно объяснение и появлению трубчатых костей именно у первых динозавров (хотя ' чем бы такие кости помешали нам, потомкам их соперников звероящеров?). Оказывается, звероящеров, в данном случае,. подвело, а динозаврам помогло то, что звероящеры раньше и лучше других ящеров научились дышать полной грудью, шевелить грудной клеткой при дыхании. Под это подстроился весь метаболизм наших предков, в том числе и терморегуляция. Постепенно дышать эффективней научились и динозавры. Но при этом и у тех и у других, при иссушении климата и разогреве атмосферы возникла проблема «кондиционирования воздуха», отвода излишков тепла. Звероящеры стали просто уходить от этой проблемы, переходя на ночной образ жизни, мельчая и прячась в норы, а динозавры приняли бой, «изобрели» полые, наполненные воздухом кости, которые, как думает немецкий палеонтолог Михаэль Майш из Тюбингенского университета, и дали предкам птиц (а потом и птицам) искомый кондиционер, позволивший и тем и другим по этому пункту, способности выдерживать высокие температуры, по сей день превосходить млекопитающих и их предков. А вскоре полые кости помогли динозаврам надолго обогнать соперников и в подвижности, а потом и при попытках «встать на крыло».

А ведь он и внешне походил на бескрылую птицу -  на своих длинных сухих ногах, с маленькой головой, длинной S-образной шеей. От кончика носа до конца хвоста целофизис достигал чуть ли не трех метров, но при этом весил не более 30- 40 килограмм! Ел всех, с кем мог справиться, не брезгуя и подростками собственного вида. Охотился, возможно, стаями, как современная гиена или волк, добивая слабых и больных стадных травоядных мезозоя. Он рано вымер, не дожив до юры, но все последующие большие и малые страшные хищные динозавры, например, герой фильма Спилберга велоцираптор - «ловкий вор» из ранней юры, вплоть до меловых аллозавров и гигантского тиранозавра-рекса, так или иначе повторяли удачную триасовую конструкцию целофизиса, двуногого, вооруженного и очень опасного.

Динозавровый базар

Одного из динозавров в 20-х годах нашли в гнезде, полным яиц. И назвали «эораптор», то есть «пожиратель яиц». Так сильно даже в ученых проникла идея ненасытной жадности, тупости «доисторических чудовищ». И действительно, что еще было делать ящеру в гнезде? То, что ящер-самка могла быть наседкой, даже не приходило в голову. Ведь насиживают теплом собственного тела. Динозавры же - родичи крокодилов, которые сторожат кладку, выкладывают листьями, но не греют ее. Нечем!

Теперь никто не сомневается: по крайней мере часть прямоходящих динозавров, те, что помельче и больше смахивают на птиц, устраивая гнездовья, высиживали яйца, то есть были теплокровными. У них искали -  и у многих нашли -  волосы или перья, поначалу похожие на пух. И теперь, найдя «чудовище» в гнезде с яйцами или крошками-динозавриками, называют нового знакомца иначе -  например майозавр, то есть ящер-заботливая мамаша.

Скорлупа динозавровых яиц, яйцо с эмбрионом Zupaysaums

Нашли гнезда. Потом - скопления гнезд. Это уже заставляло вспомнить птичьи базары. В особо кормных и удобных местах тысячи птиц, иногда одного вида (например, пингвины), а зачастую самых разных видов, но без наиболее одиозных и жестоких хищников, страхуя и помогая друг дружке хотя бы самой массовостью, страшноватой для тех же хищников, поднимая неистовый гам при малейшей тревоге, облепляют берега и скалы, взращивая потомство. В последних анимационных фильмах про динозавров двуногие зубастые ящеры все чаще наделяются повадками и голосами птиц. «Динозавровых базаров» еще не изобразили, но это скорее из соображений экономических. Очень трудно и дорого моделировать, рассчитывать и правдоподобно изображать не одного-двух, а тысячу особей и видов. В «Парке юрского периода» -  всего семь динозавров - брахиозавр (недавно нашли этого гиганта, похожего на диплодока, в горах Антарктиды, в слое, пограничном межу юрой и триасом), велоцираптор, тиранозавр, галлимимус, птеродактиль, трицератопс и дилофозавр, придуманный и ни-

когда не существовавший вид динозавров (видимо, фантазии кинематографистов было тесно в узких научных рамках под пристальным взглядом специалистов). Но и те влетели в копеечку.

Колония майозавров, заботливых родителей

Галлимимус -  означает «похожий на курицу». И таких, похожих, но вовсе еще не птиц, становится все больше. Орнитомимус («похожий на птицу»), струтиомимус (похожий на страуса), дромицейомимус (похожий на эму)-  все эти имена отражают реальное сходство, с одной стороны, и крепнущее убеждение в среде палеонтологов в неслучайности этого сходства - с другой. С некоторым запозданием огромный мир динозавров (в котором, конечно, попадаются «чудовища», мало напоминающие птиц, те же трицератопсы или брахиозавры-диплодоки) все больше воспринимается как ступень на втором из важнейших путей эволюции позвоночных, на пути, ведущем к птицам. Повторяется история со звероящерами, которые уже сравнительно давно и бесспорно определены как ступенька на пути к млекопитающим.

Эораптор («первохищник»). Примитивней всех других динозавров, но уже ловкий парень. Обитатель Гондваны треть миллиарда лет назад. Его родич целофизис (внизу), живший в Северной Америке, был самым быстрым бегуном своего времени. Эти двуногие начали долгий славный путь, который через миллионы лет привел к царству птиц

На рубеже второго и третьего тысячелетий сделаны громкие открытия, за которыми не поспевают учебники. Уже ясно, что перья (вначале скорее пух) получились вовсе не из чешуи «гадов», унаследованной ими от рыб, как еще и сегодня где только ни написано и нарисовано, а из кожи динозавров, причем параллельно у множества видов и родов, но, конечно, не у всех. Эта теплозащита была нужна мелким существам. Как и в случае млекопитающих, им, в условиях континентального климата, то есть холодных ночей, понадобилась теплокровность (прежде всего, для обогрева яиц). А теплоту тела надо сохранять и поддерживать, в том числе и с помощью теплоизоляционного материала, шерсти или пуха, на каком-нибудь холоднокровном варане лишенными малейшего смысла. И если шерсть, которую взяли на вооружение предки млекопитающих, так и осталась теплоизоляцией и только (исключения вроде рога носорога, представляющего собой что-то вроде сверхтугой «косички», или китового уса, мало что меняют), то перу предстоял небывалый, головокружительный взлет в совершенно новом качестве. Многие, почти все оперенные динозавры так и не взлетели, некоторые научились лишь удлиненным прыжкам с дерева на дерево или через поваленные деревья при погоне за добычей или бегстве от хищника, но кто-то и взлетел. В Китае нашли птицеящера микрораптора, длиной в 1 метр, со всеми четырьмя оперенными конечностями, жившего около 130 миллионов лет назад, в раннем мелу. Четыре крыла это лучше, чем два? Ответ на этот вопрос тот же, что и в случае с целофизисом, который встал на две конечности и побежал так быстро, как никто до него не бегал. А когда четверорукие наши ближайшие родственники стали двурукими гоминидами, это означало прорыв к высотам человеческой мастеровитости. Избавление от эволюционных излишков -  одна из важнейших закономерностей эволюции.

Так что вряд ли микрораптор, это чудо эволюции, пошел дальше простого перепархивания. Но там же, в Китае, находят все больше форм, демонстрирующих ту или иную степень продвинутости к полету.

Зубы не исчезают, а мельчают и настолько возрастают в числе, что превращаются просто в ровную режущую кромку постепенно (многократно и в разных вариантах) проступающего клюва.

Птицеящер струтиомимус («имитирующий страуса»)

Вспыхивающие то и дело споры, мог ли тот или иной ископаемый птицеящер быть «тем самым» переходным звеном, мостиком, предком птиц, носят порой настолько яростный характер, что уже теперь ясно: речь может идти о птицеящеровой стадии, которую не мог миновать предок птиц (или предки -  похоже, и здесь речь может идти сразу о нескольких линиях, то есть общий предок, например, страуса и пингвина, вполне возможно, не был птицей). Но конкретно вид, или виды птицеящеровых предков, возможно, никогда и не будут найдены, из-за все той же закономерности: чем революционней и решительней тот или иной шаг эволюции, тем в меньшем числе существовала «та самая» популяция, тем ничтожней шанс случайно обнаружить в приличной сохранности ее останки. Неполнота палеонтологической летописи -  это закон эволюции, но он не означает, что все усилия напрасны. Просто речь не идет о «точечном» случайном открытии. Масса открытий последних двух десятилетий настолько же изменила наши представления о переходе от ящеров к птицам, как и открытие в XIX веке юрского археоптерикса, зубастой полуптицы. А ведь то открытие потрясло остатки до-эволюционного мировоззрения, открыло глаза миллионам. Новые находки бросают новый свет на старые открытия. «Четырехкрылым», видимо, был и археоптерикс...

Микрораптор, даром что четырехкрылый, еще не был птицей и мог только перепархивать с куста на куст

В юре на смену триасовому целофизису пришел очень похожий на него велоцираптор, что значит «ловкий вор». Он и не думал взлетать, и до перьев ему было далеко, но у него (неясно, зачем) в скелете прозорливо уже была дужка, вилочковая кость, чисто птичья деталь строения, без которой невозможен машущий полет. Спилберга велоцираптор вдохновил на яркие кадры, взятые прямо из геологического разреза пустыни Гоби. Велоцираптор вцепился в голову растительноядного, но вовсе не безобидного могучего протоцератопса, тот, изловчившись, схватил клювом обидчика за ногу, но тут налетел сель, грязевой поток, и навсегда сохранил в камне момент борьбы не на жизнь, а на смерть.

Велоцираптор, ростом и весом с человека, обладал необычно большим для своего времени мозгом (6 процентов веса тела, у человека лишь вдвое-втрое больше, у крокодила чуть не в десять раз меньше), большими выразительными глазами, острым зрением и обонянием. У него было «секретное оружие» - убирающийся коготь-кинжал на каждой из двух ног.

Три могучих рода ящеров

Динозавры вымерли. В многомиллионолетнем соперничестве с другими ящерами, зверозубами, превращавшимися в зверей, они как будто в конце концов проиграли. Но ведь их дело не пропало! Их потомки, птицы, сейчас господствуют, по крайней мере, в одной из земных стихии, в воздухе. А двоюродные братья крокодилы если и не благоденствуют, то и вымирающими их назвать пока язык не поворачивается. Они вполне нашли себе место в мире старых соперников-млекопитающих.

Когда динозавры пришли, это означало очень тяжелые времена для их предшественников на вершине эволюции, звероящеров, господствовавших в конце палеозоя, в пермском периоде. Тогда, в конце перми, на едином материке Пангее установился жаркий и сухой климат, к которому оказались гораздо лучше приспособленными завропсиды, предки птиц и современных ящериц и черепах, а не наши предки, привыкшие к более умеренной температуре и более высокой влажности. О наших предках звероящерах тоже говорили, что они вымерли. Но и мы, цари природы, и все наши братья млекопитающие - их потомки. Да и про утконоса и ехидну, последних яйцекладущих млекопитающих, вполне можно сказать, что это уцелевшие от вымирания последние звероящеры, вроде цинодонтов. Можно ли считать тот, мезозойский, или другой, кайнозойский, результат эволюционной неудачей? Пока -  то ж на то ж. Ничья!

Не вымерли, но и никуда особенно не продвинулись те завропсиды, которые не пошли по пути архозавров, к крокодилам и птицам (через динозавровую стадию). Ящерицы и черепахи так и остались - в полном смысле этого слова - пресмыкающимися.

Так что наследие древних ящеров сейчас разделено на три основные ветви, одну из которых представляют, к примеру, воробей и крокодил, другую - читатель этой книги (или его любимая кошка), а третью - мало изменившиеся за сотни миллионов лет естественной истории черепахи и ящерицы. И всем находится своя ниша в храме природы.

ГЛАВА 5

ПЕРМОТРИАС

(Хроника одного смутного времени с двумя отступлениями о катастрофах)

 Каждые 10 миллионов лет

Исследования последовательности ископаемых окаменелостей говорят о том, что в последние пол миллиарда лет массовые вымирания происходили 54 раза. Стало быть, в среднем одно в 9,25 миллиона лет. В 38 случаях исчезало менее чем 10 процентов родов живых организмов, в 15 случаях - около 30 процентов, и при вымирании между пермским и триасовыми периодами за 8 примерно миллионов лет вымерло 95 процентов всех родов.

Альтенбергская рабочая группа «Астро». Интернет

В сущности каждая геологическая эпоха - загадка. Загадка -  в самой смене эпох, когда на огромных пространствах примерно в одно и то же время происходят сходные события - вымирают или «захватывают власть» определенные группы животных или растений, распространяются ледники, извергаются вулканы.

В этой главе -  рассказ о еще одной революционной и странной эпохе в истории Земли.

Эпоха пустынь

Когда Г. Лейбницу в 1706 году доставили свежие образцы горных пород из Гренландии, великий натуралист поначалу растерялся. В породах страны ледников он отчетливо видел отпечатки листьев и стеблей, в которых взгляд специалиста распознавал тропические растения.

Лейбниц скрупулезно сравнил присланные образцы с индийскими гербариями. Он обнаружил столь большое сходство, что объявил отпечатки из Гренландии растениями из Индии. Морские течения, предположил он, перенесли за десятки тысяч километров эти растения или их остатки. Так появилась первая теория, объясняющая находки остатков тропических растений и животных в высоких широтах,- экзотическая теория.

Лейбница скоро поправили. Великий Ж. Кювье, по одной ископаемой кости умевший восстановить облик животного, понял, что дело тут не в странном переносе, а в том, что климат на Земле не остается постоянным. В духе воззрений XIX века, трактующих, что история Земли -  это остывание первоначально раскаленного шара, он и его соавтор и единомышленник А. Броньяр разделили историю жизни на планете на четыре этапа. От влажного и теплого климата, угаданного ими по бесчисленным остаткам амфибий и рептилий в слоях каменноугольного периода, Земля двигалась, по этой теории, к климату все более холодному и сухому. Каждый этап заканчивался катастрофой, в которой отчетливо угадывался библейский потоп, после чего жизнь на Земле должна была по существу все начинать сначала, в новых условиях. Да и можно ли было подумать иначе, если остатки теплолюбивых растений и животных в изобилии встречались чуть ли не вблизи полюса!

Но прошли годы. Обнаружилось, что были в древней истории планеты периоды оледенений, ничуть не менее грандиозные, чем недавнее (а по сути, современное) четвертичное оледенение северного полушария. А потом нашли в геологических разрезах слои великой сухости. Сахара в сравнении с пустынями того времени - лишь жалкая декорация.

Пермотриас... Таково несколько устаревшее название пограничных миллионолетий пермского и триасового периодов геологической истории. Но оно, это название, не исчезает со страниц научной литературы. Ибо мало было периодов в истории Земли, когда бы за столь короткий срок - десяток-другой миллионов лет - совершилось столько важных событий.

Странное время - пермотриас... После каменноугольного периода, или, иначе, карбона, и нижнепермской эпохи -  времен влажных, с исключительно богатой растительностью (подавляющее большинство угольных залежей достались нам от этих веков)- редкое, из ряда вон выходящее осушение климата по всей Земле. Гибнут папоротниковые леса тропиков и кордаитовая тайга умеренных широт, оставившая после себя могучие толщи печорских, кузнецких и тунгусских углей. По всей Земле от одного полярного круга до другого -  ровный, сухой, от жаркого до теплого, климат. Миллионы лет пересыпали пермотриасовые ветры красные пески опустевшей Земли. Полукилометровая толща красных песчаников на огромных пространствах, очень бедная остатками живых организмов,- таков след, оставленный этой эпохой в каменной летописи планеты.

Здесь нужно, правда, соблюдать некоторую терминологическую осторожность. Палеогеографы отличают настоящие пустыни, в их современном понимании, от примитивных пустынь прошлого. Эволюция жизни на суше шла по пути приобретения все большей независимости от воды все большего числа групп животных и растений. Земноводные -  уже сухопутные существа, но они мечут икру в воде. Споровые растения -  грибы, папоротники, плауны - нуждаются в «грибном дождике», в жидкой воде для того, чтобы споры ихмогли прорасти. Неизвестно как появившееся семя было в этом смысле аналогично яйцу первых рептилий: и то и другое покончило с прямой зависимостью живых существ от материнской среды. Семени достаточно просто увеличения влажности почвы, чтобы прорасти.

Но очень долго среди растений и животных не было таких, кто смог бы жить в условиях даже временных засух. Уберите из нынешних роскошных степей и саванн покрытосеменные травы, быстроногих млекопитающих, способных далеко ходить на водопой и выживать, регулируя температуру тела, даже без тени, под прямыми лучами солнца, -  и перед вами откроется та самая примитивная пустыня, которая давно уже поражает воображение палеонтологов. В этой пустыне могли течь речки (это видно по отложениям), могли быть озера. Но это пустыни. В них некому жить. Только появление в конце мела трав, млекопитающих, птиц заполнило эту экологическую нишу -  огромные области с годовым уровнем осадков нынешних степей и лесостепей.

Впрочем, по данным некоторых исследователей, и эта примитивная пустыня не была абсолютно пустой: травянистые хвощи и сейчас иной раз теснят в сухих местах современные травы. На подобной основе могли развиваться какие-то биоценозы. Впрочем, мы рискуем отвлечься ради еще одного научного спора. Так или иначе палеогеографы подчеркивают: пермотриас был ознаменован первым в истории планеты появлением настоящих пустынь.

Пустыни и оставляют в книге эпох, как правило, пустые страницы. Так что трудно подчас найти прямое палеонтологическое подтверждение тому, что здесь была пустыня, а не просто в геологическом разрезе оказался какой-то перерыв. Но в Западной Европе такие неопровержимые данные были найдены. В настоящей пустыне даже тогда кое-что росло -  около тридцати вялых, угнетенных видов растений явно сухолюбивого облика; и рядом, в том же разрезе,- яркое подтверждение: корочки гипса, каменной соли...

Итак, пермотриас -  время первых настоящих пустынь... Сухость на поверхности континентов, сухость воздуха возросли столь внезапно и сильно, что эволюция многих наземных позвоночных животных испытала один из самых причудливых и загадочных для современного исследователя зигзагов.

Эволюция назад

В те самые дни, когда полуводорослевые растения девона в результате неспешного, но неуклонного отступления моря стали закрепляться на суше, появились в море и в пресных водах суши первые двоякодышащие и кистеперые рыбы. Некоторые из них сохранились до наших дней. И они же дали начало первым амфибиям - прямым нашим предкам. Четвероногие рыбы учились переносить короткие засухи.

К моменту расцвета каменноугольных лесов «были готовы» и их обитатели -  похожие на крокодилов лабиринтодонты, гигантские, три-четыре метра длиной, аналоги современных лягушек и тритонов. Уже в среднем карбоне появились первые пресмыкающиеся - котилозавры и пеликозавры, похожие еще на земноводных, но уже полностью независимые от воды. Их яйца - с плотной оболочкой -  могли оставаться на суше. Плотная кожа рептилий не испаряла влагу, а предохраняла от ее потери. Поэтому температура тела у них не была ниже температуры воздуха, как это должно быть у амфибий, а при движении даже поднималась выше! Одновременно с расцветом рептилий заметно изменяется состав наземной растительности: появляются голосеменные растения. Они размножаются не спорами, как господствовавшие прежде хвощи, папоротники или грибы, а семенами, которым не нужна для переноса и прорастания вода, как таковая, а достаточно небольшого временного повышения влажности.

Казалось бы, в пермотриасе, во времена крайней сухости, независимость организмов от воды должна была возрастать. Сначала так и происходит: именно в это время по суше бродят парейазавры - звероподобные растительноядные ящеры, появляются териодонты - зверозубы, хищные твари, видимо, давшие впоследствии начало теплокровным млекопитающим животным. Но скоро климат меняется столь круто, что весьма прогрессивные «идущие к млекопитанию» зверозубы, составлявшие во второй половине пермского периода 80 процентов всех наземных позвоночных, почти полностью вымирают (именно «почти», иначе некому было бы сейчас писать и читать эту книгу). И на их место «царей природы» -  не сразу, конечно, в течение триаса -  выдвигаются другие, почти во всем менее продвинутые рептилии завропсиды. От завропсид происходят современные ящерицы. А от одной из этих рептилий, позднепермского проторозавра, ученые выводят линии архозавров - крокодилов, динозавров и птиц.

О них, о загадке гибели динозавров и взлете их потомков птиц уже шла речь, здесь же важна другая загадка: каким образом изначально отстававшая группа почти на 200 миллионов лет, на весь мезозой, смогла оттеснить на периферию эволюции группу передовую? И оказывается, наши предки-зверозубы формировались в условиях почти современных. Они процвели в эпоху перехода от оледенения середины пермского периода через умеренную влажность его второй половины. Дикая жара пермотриасовой пустыни чуть не убила их. А те немногие, что выжили, так и не смогли вернуть позиции в течение всего мезозоя, когда по всей Земле установился жаркий климат, почти без климатических зональных различий.

Современные исследования биологии потомков тех завропсид, ящериц и птиц, показывают, насколько они превосходят нас, потомков звероящеров, именно в этом пункте. Для всех млекопитающих смертельно повышение температуры тела до 43 градусов. Для птиц - до 46- 47 градусов. Многие ящерицы активны при температуре до 44 градусов.

Продвинутые в сторону независимости от внешних условий звероящеры уже утратили способность своих земноводных и рептильных предков непрерывно и точно автоматически отслеживать условия внешней освещенности и обогрева. А завропсиды -  не утратили. За этим у них следит специальный орган, теменной глаз. А динозавры, как было сказано, изобрели еще для отвода тепла и полые кости, которые так пригодились их летающим потомкам.

Конечно, мы не все знаем о наших предках зверозубах, но ясно, что они развивались к стадии млекопитающих. А у млекопитающих совсем иные отношение с водой, чем у ящериц. У нас на выходе -  мочевина, а у завропсид -  мочевая кислота. Оказывается, для выведения мочевой кислоты из организма требуется чуть не в 10 раз меньше воды, чем для выведения мочевины. В эпоху всеобщего опустынивания очень важное преимущество. Зверозубы -  те, что уцелели -  стали мельчать, уходить в прохладные норы, переходить к скрытному ночному образу жизни. В этом подполье, уже превратившись в млекопитающих, они сумели пережить мезозой, дождаться и ухода своих основных конкурентов динозавров, а заодно и возврата прохлады, по которой они, наверное, сильно соскучились за десятки миллионов лет.

Впрочем, пока мы еще в пермотриасе. А он был не подарок не только для звероящеров. Эволюция многих животных поворачивает вспять. Земноводные возвращаются в воду, это видно по их ископаемым скелетам. Конечности, четыре ноги этих земноводных, резко сокращаются в размерах, они явно «не тянут» для сухопутного животного и скорее похожи на недоразвитые ласты.

Многие амфибии утратили легкие и вернулись к старым добрым жабрам. В реках Мексики и сейчас живет амбистома - земноводное, способное в трудные времена размножаться в личиночной стадии развития (под именем аксолотля). Пермотриас был особо трудным временем, и многие амфибии, например двинозавр, так в личиночной стадии и остались. Такой неотенический способ образования видов в пермотриасе был «в обычае». Видимо, сухость воздуха возросла столь резко и неожиданно, что влажная кожа амфибий не успевала приспособиться - проще было отступить. И рептилиям (не только зверозубам) на какое-то время -  тоже. В континентальных отложениях они тоже почти исчезают, правда, позже, уже в разгар триаса, когда пустыня поглотила все пресноводные водоемы. В это время рептилии уходят в море. Здесь они превращаются в «морских змеев».

Нотозавры. «Нотос» по-гречески -  ублюдок. Красивого в них было мало, но возможно, лишь с точки зрения млекопитающего палеонтолога, открывшего его в 1834 году. Неясно, есть ли что-либо подобное сейчас в океане или в Лох-Нессе (споры об этом не прекращаются сотню лет), но тогда они были -  длинношеие морские ящеры-рыбоеды, ноги которых превратились в ласты. Они были и большими (до 6 метров) и маленькими (в ладонь). Яйца они откладывали в нишах и пещерах в скалах на морских берегах. В триасе они вымерли, но возможно, дали начало похожим на них плезиозаврам. Тогда же появляются ихтиозавры. Неумолимые законы естественного отбора сделали этих ящеров удивительно похожими на современных млекопитающих -  дельфинов: они тоже уже не выходили на сушу, были живородящими, у них развиваются такие же непарные плавники - для скорости. Шейные позвонки так же срастаются в одну кость.

Короче, суша сделалась почти негодной для обитания. Ее жители на долгие миллионы лет возвращаются в воду, их останки лежат в красных отложениях пермотриасовых пустынь почти без признаков сухопутной растительности. Голыми, неприютными были берега в те века!

Конечно, защищаясь от великой сухоты пермотриаса, земная жизнь приспосабливается, вырабатывает новые виды, способные жить в изменившихся условиях. Именно пермотриас дал толчок появлению, а потом и процветанию динозавров. Но в общем пермотриас -  это время большого отступления жизни после вспышки карбона и ранней перми. Некоторые ученые уже в XXI веке называют то, что случилось в пермотриасе, распадом экосистем.

Казалось бы, бедствие только сухопутными животными и должно было ограничиться. Какое дело обитателям морей до несчастий «перебежчиков», давно забывших океан -  материальную стихию всего сущего... Но нет! Здесь кроется самая, пожалуй, волнующая загадка пермотриаса. Морские животные, и особенно обитатели морского дна -  ракушки, кораллы, губки, -  приняли на себя первый и главный удар. Вымерло 90 процентов видов! Так, во всяком случае, это выглядит. Бедные видами однообразные морские отложения пермотриаса странно контрастируют с расположенными выше или ниже по геологическому разрезу изобильными отложениями ранней перми и позднего триаса...

Первое отступление о катастрофах

Ж. Кювье и его последователи были катастрофистами. В самом звучании этого слова слышится осуждение. И это понятно. Мгновенная гибель чуть ли не всего сущего на Земле в конце каждого этапа эволюции (последователь Ж. Кювье Л. Эли де Бомон насчитывал в истории планеты тридцать две катастрофы!) выглядит подозрительно: если катастрофа - значит необычайная причина. В Библии это воля, кара Творца. Катастрофизм современный, научный, все непонятное выводит из космоса. Немецкий палеонтолог Е. Шиндевольф, тот самый, что позднемеловое вымирание ящеров объяснил резко возросшим космическим излучением неба, склонен и гордиев узел пермотриаса разрубить столь же простым способом.

Что же в этом плохого, спросите вы. Действительно, в последнее время многие земные процессы обнаружили связь с влиянием космоса. Но здесь - другой случай. Проверить правильность точки зрения Шиндевольфа невозможно. И если ее принять, значит, не нужны дальнейшие исследования. И эту главу придется заканчивать где-то здесь, прибавив только несколько красивых фраз о мощи взрыва сверхновой звезды, вспыхнувшей некогда в окрестностях нашей Солнечной системы и уничтожившей при этом почти треть пермской фауны.

После открытия берйллиевой аномалии на границе мела и кайнозоя и сенсационных публикаций о том, что меловых динозавров буквально спалила космическая катастрофа, немедленно появились сообщения о бериллиевых же аномалиях и вблизи пермотриасового слоя. Сообщения не подтвердились, но вполне определенно заговорили об аномально высоком содержании в пермотриасовом слое фуллеренов, своеобразной формы углерода, гораздо более редкой, чем алмаз (а недавно из фуллеренов соорудили вещество, царапающее алмаз!). Фуллерен - единственная пока в природе молекула в виде футбольного мяча, в пустой сердцевине которой в некоторых случаях находят навеки там плененные газы из первичной эпохи образования Вселенной.

Короче, вроде бы и тогда на Землю падало из космоса ,  что-то большое и опасное. Но не иридиевый астероид, а какой-то иной, может быть комета. Наверное, падало. «При этом столкновении выделилось в миллион раз больше энергии, чем во время самого сильного земпетрясения за последние сто лет», -  сказал журналистам профессор Нью-йоркского университета Роберт Пореда.

Хотя убедительного пермотриасового кратера, вроде Юкатанского, не нашли. Материки тогда были все в кучке в виде большого праматерика Пангеи посреди большого океана Панталасса. Потом они раскалывались (не из-за того ли падения?). Следы катастрофы могли и не сохраниться.

А размеры «импакта» прикинули. Меньше 6 километров в диаметре он быть не мог - тогда не было бы такой масштабной катастрофы. А больше 12 километров - тоже не мог. Для образования фуллеренов это чересчур...

Чти ж. Что-то такое могло быть. Крупные космические катастрофы на Земле неизбежны. В них можно даже усмотреть некую как бы периодичность, статистический «квазиритм». В среднем астероид размером с Юкатанский должен падать на нашу планету примерно раз в 200 миллионов лет (это как в случае сильных землетрясений: толчок с магнитудой 8 и больше в среднем случается на Земле раз в год. Но только в среднем. Настоящего ритма, периодичности за этим нет).

Но, как и в случае позднемелового вымирания, мгновенной коллективной кончины не получается. Чаще всего вымирание, допустим, какого-нибудь семейства беспозвоночных, растягивается на десятки тысяч, сотни тысяч лет, с признаками предварительной деградации. То есть, как и в случае с меловым вымиранием, космическая катастрофа лишь ускоряла какие-то глубинные события, возвещала: «пора уходить», но лишь тем, кто уже приготовился к уходу.

В истории науки были уроки, которые ученые постепенно научились не забывать. Один из таких уроков: катастрофизм подрывает интерес к исследованию. Помня об этой неблаговидной роли катастрофизма, попробуем все же представить себе, как и почему настало на Земле время пермотриаса, катастрофы длиной в долгие миллионы лет, а потому потерявшей право называться катастрофой.

Засуха в океане

Растение может испытывать жажду, стоя и «по колено» в воде. Дело в том, что вода может быть неподходящей по составу, солености и т.д.

Пермотриас был засушливым. Это главное. Он испепелил сушу. Он же каким-то парадоксальным образом «испепелил» и дно морское... Здесь нам придется ненадолго оторвать взор от пермотриасовой флоры и фауны, гибнущей в тисках величайшей из засух. Попытаемся взглянуть на нашу планету того времени глазами геолога-тектониста, глазами палеогеографа, бесстрастно оценивающего основные закономерности движения мертвой материи Земли - ее вод, ее атмосферы, ее недр и твердой поверхности.

Рубеж палеозоя и мезозоя, перми и триаса совпадает с окончанием крупной горообразовательной эпохи в истории планеты - герцинской.

Герцинская эпоха состояла в столкновениях праконтинетов и их собирании в течение палеозоя в одно целое, Пангею. При этих столкновениях на континентах торосились грандиозные горные цепи пра-Урала и пра-Тянь-Шаня, Аппалачей. Целые моря траппобазальтовых лав излились на дневную поверхность в засушливой Ангариде, еще «вчера» кишевшей жизнью. (Напомню, что такие же моря таких же лав изливались и в позднемеловую экологическую катастрофу посреди двигающейся от Южного полюса к современному своему положению Индии.) Угольные пласты, заложенные в Сибири влажной раннепермской эпохой, соприкасаясь в пермотриасе с лавами, превращались в графиты. Герцинские горы, затаившие в себе неисчислимое количество руд, и породили, по словам академика Н. Страхова, «в основном те богатства, которыми располагает... СССР».

По подсчетам профессора О. Леонтьева, уровень океана в пермотриасе, под занавес герцинской складчатой эпохи, был на пятьдесят метров ниже, чем сейчас. Может быть, это говорит о величайших оледенениях (нынешнее оледенение Гренландии и Антарктиды на семьдесят метров снижает уровень Мирового океана)? Но нет, оледенение середины пермского периода в это время давно было позади, как раз в пермотриасе на Земле - удивительно однообразный сухой теплый климат, настолько сухой и теплый, что даже вблизи Южного полюса, были только небольшие горные ледники.

Континенты Земли вытащила из морских пучин герцинская складчатая эпоха. Мелководных шельфовых морей, опоясывающих сейчас все материки, тогда почти не было. Может быть, здесь и отгадка? Кораллы, мшанки, губки, почти все морские организмы, угнетенные на рубеже перми и триаса,-  обитатели мелководий. А мелководий-то и не стало.

Так попытались разрешить проблему пермотриаса палеонтологи Ньюэл и Мур. Но их точка зрения была в штыки встречена большинством палеонтологов. Пермотриас подавил не всех мелководных животных, а только часть из них. К тому же еще большие колебания уровня моря в течение четвертичного периода, то есть последних двух миллионов лет, нисколько не повредили современным кораллам и губкам.

Академик Н. Страхов объяснял массовый мор в пермотриасовом океане вспышкой деятельности анаэробных бактерий.

Что-то нарушило существующие сейчас (и почти всегда) системы океанического перемешивания вод, и эти бактерии, отравившие почти на всю глубину современное очень бедное видами животных Черное море (кроме верхних двухсот метров) и обитающие по многим материковым склонам мирового океана, захватили тогда почти весь океан и превратили его воды в раствор сероводорода. Модернизированный вариант этой же гипотезы -  предположение о массовом таянии в пермотриасе (например, в результате падения крупного астероида или кометы) метангидратовых льдов в глубинах океана.

В 1956 году палеонтолог К. Бейрлен опубликовал статью, где обращал внимание своих коллег на то, что вымирали или вырождались не все морские организмы, а только те, которые особенно тонко чувствуют изменение солености морской воды. Мировой океан, заявил К. Бейрлен, был сильно опреснен -  и опять-таки наподобие современного Черного или Балтийского морей!

Лагуны вместо шельфов

Итак, жизнь в море стала пресной и потому постылой для соленолюбивых морских организмов. Это решение, предложенное К. Бейрленом, удивительно хорошо все объясняло. В водах современного Мирового океана -  три с половиной процента солей. Когда океанолог проходит из Северного моря проливом Каттегат в Балтийское, он отмечает, что соленость довольно резко снижается. Ненамного, казалось бы, всего на полпроцента, но и этого достаточно для важных перемен. Нет в Балтийском, да и в Черном морях ни спрутов, ни морских звезд и ежей, многих ракушек. Страдают как раз те животные, которых не хватает в отложениях пермотриаса. На эти полпроцента и должна была снизиться соленость океана 250 миллионов лет назад.

Она могла снизиться -  а многие ученые считают, что так оно и было - после окончания великого континентального оледенения среднепермского времени. Если многокилометровые ледниковые щиты Гондваны в ходе тогдашнего «глобального потепления» полностью растаяли, то Мировой океан должен был опресниться. Вот только насколько? Подсчеты показывают, что масштаб того таяния должен был быть уж очень большим. Океан должен был затопить прибрежные низменности, образовать шельфовые моря. Но - мы это уже проходили - именно шельфовых морей-то тогда и не было! Объяснение не годится. Надо подобрать иной сценарий событий, в результате которых из океана было изъято 7 х 10¹⁵ тонн солей. Но легко сказать: изъять. Куда? Как? Не в космос же... Каждый ответ в цепи загадок, именуемой геологической историей, приводит к новой проблеме, которую решить обычно еще труднее, чем предыдущую. Правда, в данном случае сама природа как будто подсказывает отгадку. Именно в конце пермского периода на суше откладываются основные залежи солей. В Западной Европе, где как раз и началось великое иссушение пермского периода, континент гигантским полукольцом охватил необозримую лагуну. На площади в миллион квадратных километров, от Западной Польши до Англии, здесь откладывались многометровые соляные толщи.

Герцинская складчатая эпоха приподнимала края континентов и лишала их ожерелья шельфов. Но при этом способе горообразования на равнинах континентальных платформ возникали грандиозные «длительно бесперебойно действующие», «долгоиграющие» лагуны, связанные с океаном узким горлом. После Западно-Европейской возникает огромная Приуральская лагуна, оставившая километровые толщи солей Соликамска, Соль-Илецка. На другом конце материка Лавразии, на юге современной Северной Америки, миллионы лет функционирует еще одна гигантская лагуна площадью двести шестьдесят тысяч квадратных километров. География Земли была совершенно непохожей на современную. Сейчас только Кара-Богаз-Гол, это умирающее чудо, служит миниатюрной моделью гигантских природных солеварен, откачивавших в перми соль из Мирового океана.

Впрочем, Кара-Богаз-Гол - модель, но очень приблизительная. Ничего похожего на многометровые толщи каменной или калийной соли не найдете вы на его берегах или дне. «Мы приходим к странному выводу, что в геологическом прошлом могли на берегу и на дне океана образовываться громадные отложения соли и гипса, тогда как в настоящее время такие образования уже не имеют места». Эти слова написаны в начале прошлого века. Но и сейчас загадка ископаемых солей не разрешена. И если даже отбросить все сомнения, то возникнет новая трудность -  математическая.

Всех солей, отложившихся к концу пермского периода и сохранившихся до наших дней, в четырнадцать раз меньше, чем нужно, чтобы объяснить опреснение океана! Ну, часть солевых отложений не сохранилась, вторично растворенная наступившим позднее морем, часть еще, возможно, не найдена. Разница уменьшается, но не исчезает. И вот палеоклиматолог А. Дж. Фишер модернизирует и подправляет гипотезу К. Бейрлена. Многие лагуны, по мнению А. Дж. Фишера, не были настолько изолированными, чтобы в них началось отложение солей. Они только сильно осолонялись...

Современное Средиземное море близко к тому, чтобы стать такой лагуной: соленость в нем на две десятые процента выше, чем в океане. И в Гибралтарском проливе существует кроме поверхностного притока океанской воды в море обратное донное течение. Тяжелая более соленая вода Средиземного моря скатывается под уклон в глубины Атлантики.

В пермотриасе, считает А. Фишер, потоки таких (только гораздо более крепких) рассолов могли, не смешиваясь с опресненной водой океана, сливаться в глубоководные океанические впадины. Здесь, во тьме и безмолвии глубин, рассолы хранились сотни тысяч, миллионы лет, ибо приток из лагун тогда почему-то преобладал над естественным перемешиванием морских вод (сейчас не преобладал бы)... И лишь когда кончился лагунный этап и закрылись пасти бесчисленных Кара-Богаз-голов, эти подводные хранилища рассолов постепенно рассосались. Восстановилась соленость океанов, и поредевшая морская фауна вышла из своих укрытий -  тех немногих, видимо, лагун, в которых все это смутное время сохранялась привычная соленость. И снова расплодились губки и морские звезды, и кораллы принялись строить рифы, острова и атоллы...

Признавая существование огромных и многочисленных лагун в пермотриасе, геологи долго не понимали, как такое могло возникнуть. И лишь в самые последние годы, после окончательного утверждения тектоники плит, эта страница истории Земли перестает быть таинственной и странной. Мы и сейчас видим такие «лагуны», только зовем их иначе, морями, остатками океана Тетис. Черное, Средиземное моря, Каспийское море-озеро. В Черное море втекает ежегодно 340 кубических километров соленой воды из Мраморного моря, а точнее, через Гибралтар, Босфор и Дарданеллы - из Мирового океана. А еще - столько же!- пресной воды из Дуная, Днепра, Дона и других рек. Если бы все происходило чуть южней и реки были бы не столь полноводны, а Босфор с Дарданеллами были бы пошире и поглубже, быть Черному морю такой лагуной. В нем и сейчас на глубине - повышенная концентрация, например, марганца. И если сейчас марганец не накапливается на его дне, то в олигоцене, всего тридцать миллионов лет назад, когда остатки Тетиса простирались до нынешней Венгрии, на всю Украину, Кавказ, Казахстан, до Урала, накапливался и образовал богатейшие в мире марганцевые месторождения - Чиатурское, Никопольское, Мангышлакское, Большетокмакское и т.д.

В пермотриасе климат был иным, потому в тогдашних лагунах был другой режим осадконакопления и отложения солей. Эти лагуны и соленые моря-озера, типа Каспия, видимо, образовывались на Земле много раз, всякий раз, когда континент в составе литосферной плиты подходил к континенту и закрывал очередной древний океан, чтобы затем громоздить горы. В пермотриасе была единая Пангея, но это не значит, что не было на этих пространствах остатков еще не окончательно задвинутых древних морей и океанов, остатков предыдущего плитотектонического цикла. Как раз колоссальные солевые месторождения и указывают: были,' и даже конкретно, где.

Второе отступление о катастрофах

Да, это была великая, в некотором смысле идеальная, пустыня с пересоленными безжизненными морями-лагунами... «Если теперь пятая часть суши бывает продолжительное время лишенной стока пустыней, то тогда почти вся суша находилась в таких климатических условиях, какие мы... наблюдаем в самых сухих пустынях настоящего времени». Так писал о пермотриасе в начале XX века геолог Иоганн Вальтер в прекрасной книге «История жизни и Земли».

Нам остается только радоваться, что эта эпоха канула в Лету. Но канув, идеальная пустыня оставила свои следы. И мы знаем поэтому о самой возможности такого крайнего положения на весах природного Равновесия, причем непосредственно вслед за большим материковым оледенением. А ведь мы - современники почти такого же оледенения...

Оледенения приходили на Землю неоднократно. Они были в докембрии, каменноугольном периоде, в перми (Антарктида и тогда, еще как часть Гондваны, лежала в районе Южного полюса и была центром оледенения) и в нашем четвертичном периоде (и еще могут нам «дать прикурить»). Повторялись на Земле (часто с довольно правильными интервалами) периоды наступлений и отступлений моря, периоды горообразования, периоды высокой и низкой влажности. Все возвращается на круги своя, эпохи имеют свойство повторяться. Повторится ли идеальная пустыня?

Географы говорят: сотни тысяч квадратных километров современных пустынь -  образование недавнее, антропогенное. Вытоптанные миллионными стадами пастбища, вырубленные леса, высохшие реки и источники, разрушенные эрозией почвы, дюны на месте вчерашней пашни - все эти мелкие и как будто необходимые штрихи, проступавшие на челе нашей планеты последние тысячи лет, сдвинули нас к крайнему положению на весах Равновесия -  к «новому пермотриасу».

Изменения ускоряют свой ход в век научно-технической революции. Через сто пятьдесят - двести лет, говорил член-корреспондент АН СССР М.И. Будыко, тепловые отходы от энергетики сравняются по величине с притоком тепла от Солнца (если энергетические мощности будут, как и сейчас, механически наращиваться на четыре процента в год). Два Солнца будут жечь нашу планету. Такого не было и в пермотриасе!

В книге, специально посвященной современным пустыням, тот же И. Вальтер писал: «...говорили о катастрофах, которые вдруг прерывали спокойный ход истории Земли. Хотя мы никогда не вернемся к старому учению о катаклизмах, мы обращаем внимание на то, что литогенетические процессы внутри области, лишенной стока, часто протекают при условиях, носящих катастрофический характер».

Человечеству и так уже тесновато. И если усилия, которые мы начинаем переключать на заведомо планируемое поддержание Равновесия, окажутся недостаточными, то слово «катастрофа» может приобрести неакадемическое звучание...

Так или иначе великая засуха имела свой конец где-то в середине триаса. Возможно, неслучайно: в это самое время на великом континенте древности -  Пангее вскрылись трещины-рифты, подобные современным Великим Африканским разломам. Океан начал новое проникновение в глубь древней суши.

ГЛАВА 6

ЯЩЕРЫ ИЛИ ЗВЕРИ?

Мы уже не раз упоминали об опередивших свое время наших предках звероящерах. Первые кости этих животных, выкопанные в Предуралье из слоев примерно середины пермской эпохи, описал русский исследователь Куторга еще в 1838 году. Скоро подобные находки были сделаны в Южной Африке. Первый же череп, описанный там в 1844 году, привлек внимание своим «звериным оскалом». До тех пор считалось, что у всех пресмыкающихся - и древних и современных (крокодилов, к примеру) -  зубы должны заполнять окружность рта без особого порядка. Это острые одинаковой формы зубы.

У ящера 1844 года -  его назвали дицинодонтом, то есть двухклыковым,- действительно были в челюстях самые настоящие клыки. Клыки у млекопитающих делят зубной ряд на отделы: передний, где у нас расположёны кусающие зубы -  резцы, и боковой, где сидят зубы, предназначенные для жевания - коренные. Возник вопрос: кого выкопали в Южной Африке? Примитивного, невероятно древнего зверя, млекопитающего (из пермского периода! ) или какого-то очень уж передового, но еще ящера?

Знаменитый английский палеонтолог Ричард Оуэн выделил подобных ящеров в особую группу звероподобных рептилий. В 1878 году американский палеонтолог Э. Коп предложил поискать среди звероящеров предков всех млекопитающих животных. Наших предков!

Четыре пятых всех ископаемых пресмыкающихся конца пермского и начала триасового периодов (250 миллионов лет назад)- это звероящеры. В наше время ученые уже не сомневаются: звероящеры - наши предки.

Откуда они взялись?

Жаркие споры вокруг звероящеров не утихают по сей день. Палеонтологи вычислили: звероящеры могли появиться не позднее самого начала пермского периода, то есть 300 миллионов лет назад. Произошли они из ящеров пеликозавров, как те, видимо, в разгар карбонового периода, менее 400 миллионов лет назад, ответвились от каких-то древних, примитивных, во многом похожих на земноводных, котилозавров. От каких же? Первые котилозавры -  диадекты и капторины. Диадекты были растительноядными, капторины -  в основном хищниками и насекомоядными.

Между собой они были схожи и несхожи. Схожи своей «примитивностью», некоторыми чертами, унаследованными от земноводных и даже кистеперых рыб.

Несхожи, однако, настолько, что многие ученые считают их разными линиями, разделившимися еще на стадии амфибий или еще раньше. Некоторые российские палеонтологи склоняются к мнению, что диадектовые котилозавры ведут свой род от лягушкоящеров - сеймуриаморфов (как те - от лабиринтозубых земноводных). Эта ветвь получила дальнейшее мощное развитие. Скорее всего, от нее ведут свое происхождение завропсиды (это и современные пресмыкающиеся, и динозавры «парка юрского периода», и птицы).

Капториновые котилозавры ведут свое происхождение от другой переходной между амфибиями и рептилиями группы. От какой? Микрозавры ли это, как предположил в 1942 году палеонтолог Вестолл? Или эмболомеры? Этой точки зрения придерживаются многие палеонтологи... А может быть, тоже сеймуриаморфы?

Многие современные палеонтологи склонны считать, что капторины происходят от микрозавров. Во всяком случае, можно считать доказанным, что мы, млекопитающие, и звероящеры, наши предки, происходим от капториновых котилозавров каменноугольного периода. А развитие некоторых органов в череде наших предков -  например, барабанной перепонки, вообще среднего уха -  позволило ученым окончательно отделить родословную наших предков от родословной предков ящериц, крокодилов и птиц. Это разделение прослеживается страшно далеко в глубь эпох, может быть, даже вплоть до кистеперых рыб...

Сфенакодоны (слева внизу) больше других пеликозавров подходят на роль пермских предков звероящеров, а значит, и зверей, а значит, и читателя этой книги. Видимо, уже среди пеликозавров началось постепенное возрастание независимости температуры тела от окружающей температуры.

Пеликозавры диметродоны (в центре) и эдафозавры (вверху справа) пытались наладить терморегуляцию с помощью «паруса», пронизанного кровеносными сосудами

Главная особенность ближайших потомков капторин (и предтеч звероящеров) пеликозавров - большие отверстия в черепе, позади глаз. Появление этих «лишних» дыр в черепе было очень важным для эволюции наших предков: к височной яме крепились мощные мышцы челюстей, позволяющие крепко кусать, хватать, а потом и жевать.

Зубы пеликозавров не разделялись на резцы и коренные, но у некоторых из них появилось что-то вроде клыков. Зато зубы пеликозавров были снабжены самыми настоящими корнями. Подобно самостоятельным «растениям», сидели эти зубы в специальных дырках в челюсти...

Лапы пеликозавров уже не отходили от тела горизонтально в стороны, как это было у всех предков от кистеперых рыб до амфибий (и как это есть у нынешних ящериц и крокодилов). Они уже отходили от плечевого пояса и таза несколько вниз, хотя и не прямо, под углом. Четвероногие переставали ползать и начинали ходить по-настоящему!

Некоторые из пеликозавров выглядели причудливо. Отростки на дугах их позвонков необыкновенно вытягиваются. На спине этих пеликозавров образуется обтянутый кожей «парус», загадочный орган совершенно непонятного назначения.

Парус - результат полового отбора, говорили некоторые палеонтологи. Пеликозавры с большими парусами - это самцы, а с маленькими или без парусов -  самки.

Что такое половой отбор? Учение о половом отборе разработал великий Ч. Дарвин. Когда животные обрели хорошие глаза, уши, обоняние -  нюх, они начали придирчивей относиться к выбору подруги жизни (или супруга) для продолжения рода. Одни самцы нравились самкам больше, другие -  меньше, и наоборот. Отвергнутые самки и самцы имели меньше шансов оставить после себя потомство. И постепенно такой половой отбор стал влиять на эволюцию животных не меньше, чем отбор на выживание...

У животных начали проявляться украшения - для привлечения друга сердца. Самцы и самки стали резко отличаться внешне: либо всегда, либо только на период «свадеб». У них стало вырабатываться разное поведение.

Красивое оперение, цветные пятна на коже, гребешок, «шелкова бородушка» - у петухов, громкоголосое или мелодичное пение, светящийся фонарик -  у светлячков, усы и борода -  у мужчин и у самцов некоторых обезьян, рога -  у оленей-самцов, бивни -  у самцов-слонов. Рога и бивни не только привлекали самок красотой, они помогали отстоять подругу, если находился соперник. Драки и победы в этих рыцарских турнирах за руку и сердце дамы помогали отбирать и закреплять в потомстве смелость, ловкость, силу.

Что-то вроде петушиного гребешка -  украшение для привлечения пеликозаврих - появилось когда-то и у «парусных ящеров», думают некоторые палеонтологи.

Но мне кажется, правы те ученые, которые считают парус пеликозавра органом системы теплорегулирования.

Парус был пронизан кровеносными сосудами. Если пеликозавру было жарко, он становился так, чтобы парус был обращен к солнцу ребром. В этом случае парус служил для отвода излишков тепла из организма... Ну а если было холодно, пеликозавр принимал солнечное излучение более или менее «плашмя». Сосуды с кровью нагревались как солнечная печь. И кровь быстро разносила тепло по всему телу пеликозавра, даже если оно было не маленькое. Пеликозавр с парусом мог раньше, чем все его современники, беспарусные четвероногие, начать охоту.

Можно считать доказанным, что мы, млекопитающие, и звероящеры, наши предки, происходим от примитивных капториновых котилозавров каменноугольного периода А те происходят от микрозавров (внизу)

Не очень совершенное, но остроумное изобретение, позволившее когда-то одному из наших «дядюшек» чуть-чуть усовершенствовать старую систему теплорегуляции. Но, конечно, это не было принципиальное решение проблемы. Парусные ящеры получили временное преимущество. Зато, получив громоздкое сооружение на спине, они отрезали себе пути к дальнейшему настоящему развитию. Поэтому не парусным пеликозаврам суждено было стать нашими предками, а другим, менее причудливым, а значит, не столь узко специализированным. Но само появление органа, поддерживающего постоянную температуру тела, некоторые ученые все больше склонны считать чем-то очень важным, принципиальным. Они говорят, что пеликозавры и все их потомки звероящеры-млекопитающие были только похожи на рептилий, но ими уже не являлись. А уменьшение и исчезновение паруса к концу века пеликозавров они считают важным свидетельством того, что эти предзвери постепенно находили другие способы терморегуляции, которые были унаследованы и усовершенствованы более близкими к нам коленами зверозубов и зверей.

Пеликозавры, составлявшие в начале пермского периода 70 процентов всех амниот (четвероногих, отказавшихся от метания икры в воду) были самым настоящим переходом от древних ящеров котилозавров к звероподобным непосредственным предкам млекопитающих. Некоторые ученые называют даже конкретную группу пеликозавров, давших начало побегу звероящеров. По мнению американского палеонтолога Ромера, имя этих звероящеровых предков среди пеликозавров - сфенакодоны. Другой палеонтолог, Олсон, считает вопрос менее ясным. Он соглашается, что из сфенакодонов произошли териодонты - зверозубы, самые многочисленные из звероящеров, самые похожие на млекопитающих. Остальных звероящеров следует производить от других пеликозавров.

Итак, будем знакомы! Сфенакодон, наш предок из пеликозавров. Немецкий палеонтолог О. Кюнн в его скелете насчитывает на каждые девять типичных признаков пресмыкающихся один, характерный уже для млекопитающих.

Все пути ведут к нам?

Но не только потомки сфенакодонов (и наши предки)-  многие другие звероящеры, даже те, которые скоро зашли в тупик и вымерли, не оставив потомков, развивались в одну и ту же сторону! У всех у них -  разных и, может быть, от разных пеликозавров произошедших - появляются со временем все новые признаки млекопитающих.

Например, звероящеры аномодонты (а среди них те самые двухклыковые южноафриканские дицинодонты) вымерли в последней трети триаса (около 200 миллионов лет назад). Когда они вымирали, у них, по мнению того же О. Кюнна, уже на каждый один признак пресмыкающихся приходился один признак млекопитающих. Пополам!

Другие ветви звероящеров - те, что дотянули до конца триаса и, может быть, дали начало разным побегам уже млекопитающих животных -  развивались в том же направлении. И все они независимо и параллельно приобретали все новые и новые признаки млекопитающих. Дошло до того, что в самом конце триаса на Земле жили звероящеры диартрогнаты и тритилодонты (между собой не слишком близкие родственники, их общий предок жил еще в пермокарбоне, может быть, среди пеликозавров), и у этих небольших «зверьков» палеонтологи на каждый признак пресмыкающегося насчитывают

Взлет и падение звероящеров. Зародившиеся еще в ранней перми, они почти вымерли в пермотриасовой пустыне (например, горгонопсы).

Но ветвь цинодонтов не только дожила до эпохи динозавров, появившихся во второй половины триаса, но и дала начало побегу млекопитающих, скрытых, теневых обитателей «парка юрского периода» три признака млекопитающих! И все-таки большинство ученых считают их еще рептилиями. А вот в первых ископаемых бесспорных млекопитающих пантотериях всего на пять процентов больше признаков зверей - на каждый признак рептилии четыре признака млекопитающих. Но они числятся млекопитающими.

Трудно стать зверем

Прежде чем стать человеком, предок должен был стать зверем. Млекопитающим! И это заняло гораздо больше времени эволюции и потребовало гораздо больших изменений во всем -  строении тела и повадках, чем переход от обезьян к человеку.

Уже у котилозавров начались многозначительные перемены - изменяется место соединения позвоночника с черепом, намечается подвижная шея.

У звероящеров число позвонков в шее становится постоянным. Это постоянное число, 7 позвонков, -  одно из важнейших отличий млекопитающих. И у крота, и у жирафы 7 шейных позвонков!

Порой может показаться, что на пути к зверю звероящеры испытали множество неудобств. Легко ли было совмещать в себе признаки двух столь разных классов животных?

Кажется, эта встреча у ручья маленького дицинодонта с могучим горгонопсом, «саблезубом пермского периода», кончится плохо для этого дицинодонта. Но пермотриасовую жару и сухость горгонопсы (у которых не было вторичного нёба, позволяющего нам жевать и дышать одновременно) так и не пережили, а дицинодонты продвигались по лестнице эволюции еще десятки миллионов лет

Есть в скелете млекопитающих один признак, который долго считался очевиднымдоказательством происхождения млекопитающих прямо от земноводных, «через голову» пресмыкающихся. Тот сустав на затылке, к которому подвижно крепится позвоночник - мыщелок,- у млекопитающих и лягушек имеет два бугорка. У ящериц же один бугорок!

Выгоды парности и непарности мыщелка не совсем ясны, Но в природе редко что делается «просто так». Чем-то древний парный мыщелок был для зверей более выгодным, чем «модный» непарный. Иногда в генной записи, в наследственности организмов, в эмбриональном развитии сохраняется память о древних утраченных признаках. Это помогает срочно вернуть этот признак с помощью всего лишь одной мутации соответствующего регуляторного гена, ответственного за этот участок индивидуального развития, если он понадобится снова. Но парный мыщелок земноводных наших предков, микрозавров, рептильными нашими предками (например, пеликозаврами) был «забыт» основательно. Соответствующего регуляторного гена не сохранилось. Поэтому звероящерам пришлось медленно и трудоемко приобретать его вторично, переделывать из непарного!

У самых разных, развивающихся «в сторону млекопитающих», звероящеров постепенно появляется еще два бугорка в добавление к первому. Какое-то время горгонопсы, цинодонты и баурии, по-разному развитые звероящеры, вынуждены были пользоваться тройным мыщелком, что было, на наш современный взгляд, неудобно, неудобней, чем только парным или только непарным. Постепенно средний из трех, рептильный, бугорок у звероящеров становится все меньше, пока у наиболее развитых звероящеров иктидозавров (ласкоящеров, в переводе) и тритилодонтов (трехрядозубов) не стал совсем маленьким, почти никаким... Первые же млекопитающие могли похвастаться самыми настоящими парными мыщелками, с большими трудностями заново (и несколько иначе) изобретенными.

Еще в позапрошлом веке немецкий анатом Райхерт заинтересовался различиями в строении черепов пресмыкающихся и млекопитающих. Для всех косточек черепа при внимательном изучении можно было найти соответствие (гомологию), а если соответствия не было, нетрудно было объяснить, почему его нет. А вот несколько деталей черепа различались столь сильно, что ставили в тупик самых внимательных биологов.

У млекопитающих есть довольно сложный скелет среднего уха. Одна слуховая косточка, стремечко - появилась еще у земноводных стегоцефалов, три же других -  молоточек, наковаленка и барабанная кость (на нее у зверей натягивается, как на барабан, барабанная перепонка)- взялись вроде бы ниоткуда. Но эволюция избегает изобретать что-то совершенно новое, если есть что-то старое, что можно переделать и усовершенствовать. И правильно делает. Если бы все изобреталось заново, эволюция - кто-то подсчитал - длилась бы не 4, а 15 миллиардов лет! То есть сейчас только бы появлялись первые многоклеточные организмы... Райхерт тоже понимал это. Он внимательно изучал зародышей млекопитающих, в том числе и человека, и понял!

У зверей и рептилий по-разному устроена нижняя челюсть. Сустав, позволяющий всем четвероногим кусать, унаследован, видимо, еще от третьей жаберной дуги древних предрыб-агнат. У всех четвероногих (кроме млекопитающих) и еще у птиц в суставе сходятся сверху так называемая квадратная кость, а снизу - сочленовая нижнечелюстная кость. Есть у них в нижней челюсти еще и угловая кость (и еще 5 костей). У млекопитающих же (у нас, значит, тоже) трех названных костей во взрослом состоянии как будто нет. А в зародышевом, эмбриональном, есть! У зародыша они образуют челюстной сустав, как у древних рептильных и земноводных предков!

Дальше оставалось только проследить, как квадратная, сочленовая и угловая кости становятся с развитием зародыша все тоньше, незаметней. Они сдвигаются назад, в ухо, где превращаются в наковаленку, молоточек и барабанную косточку среднего уха. Новый же челюстной сустав образуется зубной костью (только она одна и остается из всех многочисленных нижнечелюстных костей древней кистеперой рыбы), а сверху - чешуйчатой костью, занятой у земноводных и рептильных «гадов» совсем другими обязанностями.

То, что Райхерт наблюдал в эмбриональном развитии человека, палеонтологи увидели в черепах ископаемых звероящеров. Звероящеры и первые млекопитающие взяли на себя все трудности переходного периода. У них действовали одновременно оба челюстных сустава (точнее, один сустав, но двойной). Кости были тоньше и меньше, чем у пеликозавров, и становились еще тоньше. Может быть, у каких-нибудь не дошедших до нас в окаменелостях животных они одновременно исполняли и старые и новые обязанности. Работали как орган слуха и еще справляли должность челюстного сустава! Шум в ушах у этих наших предков, должно быть, стоял во время жевания необычайный. Но чего не стерпишь, если надо для прекрасного будущего!

Два сустава рядом - это было неудобно. Современный исследователь, палеонтолог из ФРГ доктор О. Кюнн, пишет: «Зачем такое превращение терапсидам (звероящерам. -  А.Г.), совершенно неясно. Оно связано с рискованными стадиями развития. Промежуточное состояние -  два сустава рядом друг с другом -  едва ли было функционально полезно. Это состояние мы наблюдаем у диартрогнатуса из верхнего триаса. Здесь работает уже новый сустав, но и старый остается и еще по включен в среднее ухо, чтобы здесь помогать в передаче звуковых колебаний».

Приспособление впрок?

В эволюции часто появляются какие-то приспособления, которые в момент появления вроде бы еще и не нужны. Они даже мешают. Тройной шейный мыщелок и двойной челюстной сустав звероящеров - очень яркие примеры такого «приспособления впрок». О преадаптации, «приспособлении впрок», мы говорили, когда шла речь об эволюции предков лошади.

Приспособление впрок... Если мы говорим о превращении челюстного сустава в механизм среднего уха в онтогенезе -  зародышевом развитии человека, то это выражение вполне понятно. В зародышевом развитии все превращения заранее спланированы. Есть задача - построить хороший орган слуха. Есть разработанная и записанная в генах «технология» - дать сначала развиться жаберной дуге, потом превратить Две косточки этой дуги в первичный челюстной сустав, потом косточки челюстного сустава, видоизменив, встроить в среднее ухо, превратить в слуховые косточки. А разросшуюся зубную кость нижней челюсти соединить непосредственно с одной из костей верхней челюсти. Все действия наперед оправданы конечной целью.

Но в том же порядке, оказывается, все шло и в эволюции у самых настоящих звероящеров. Двойной временный неудобный сустав у зародыша человека не работает. Но у иктидозавра он не был временным. Звероящер с ним жил. Зачем ему было терпеть такое неудобство? Во имя будущего? Но такое объяснение противоречит одному из основных правил учения Дарвина: ничего чудесного, всякое изменение в эволюции было случайным. Закреплялось случайное изменение естественным отбором -  если оказывалось нужным тем животным (или растениям), с которыми эти изменения происходили. Нужным сегодня, а не завтра.

Вот почему дарвинист Симпсон, сказав «приспособление впрок» и назвав несколько интересных примеров такого приспособления (например, длинные зубы у лошади появились задолго до того, как они ей всерьез понадобились), каждый раз пытается найти причину такого изменения. Ведь мы далеко не все знаем о жизни вымерших животных. И то, что нам теперь кажется дальновидным приспособлением, которое было создано впрок, как бы для нас, потомков, -  было почему-то небесполезно тому животному, у которого это неудобное, с нашей нынешней точки зрения, устройство появлялось.

Очень долго ученые не могли понять, как появились крылья у насекомых. Самые древние известные им насекомые были уже с крыльями. Бескрылые насекомые появились позже. Одни из них («первичнобескрылые») с самого начала не были крылаты, но они не были предками крылатых насекомых. Другие (например, клопы, некоторые жуки) потеряли крылья позже, за ненадобностью. Только недавно, тщательно изучив, сравнив развитие крыльев у разных насекомых, ученые заметили связь крыльев с органами дыхания. Ведь насекомые не делают вдохов-выдохов, им как-то иначе надо прогонять воздух через дыхательные трубочки -  трахеи. Возникла мысль, что на первых крыльях не летали, ими только вентилировали! Но ведь и комнатный вентилятор взлетит, если прибавить ему оборотов!

Очень может быть, что, когда членистоногие предки насекомых выходили из воды на сушу, в атмосфере Земли было гораздо меньше кислорода, чем сейчас. Чтобы выудить этот кислород из воздуха, не было другого выхода, как прогонять его с повышенной скоростью через органы дыхания. Появился вентилятор как жизненная необходимость. Крылышки вентилятора медленно и постепенно, по всем правилам эволюции, росли, становились все лучше. Но однажды количество кислорода в воздухе резко увеличилось. В конце каменноугольного периода его стало, наверное, даже больше, чем сейчас, -  тогда летали стрекозы физиологически невозможных сегодня габаритов и появились первичнобескрылые насекомые. Что крылатым делать с ненужным больше вентилятором? Можно превратить его в крылья - так был завоеван воздух. Можно ликвидировать крылья. Появились вторично-бескрылые насекомые.

Так находят объяснение «приспособления впрок». Но беда в том (впрочем, с не меньшим правом можно сказать: в том-то и очарование ремесла палеонтолога), что каждое такое объяснение нужно искать каждый раз заново. Всегда это трудно, и, может быть, для некоторых, даже многих, загадочных случаев так и не найдется «нормальных» дарвинистических объяснений. Но это не будет означать, что реальных причин, веских собственных резонов (которые нам пока неизвестны) не было у тритилодонтов и цинодонтов терпеть «неудобства» тройного шейного мыщелка или двойного челюстного сустава.

Скорее всего, двойной челюстной сустав приносил какие-то выгоды. Какие? Может быть, с ним неудобно было кусать, но удобнее жевать. Зверозубы постепенно приучались тщательно пережевывать пищу...

Лучше и дышать, и жевать!

Это еще одно важное превращение, происходившее со звероящерами. Про это превращение уж никак не скажешь, что оно было «приспособлением впрок», для неблагодарных потомков...

Пеликозавры и первые звероящеры ели так, как едят современные гигантские ящерицы -  вараны. Острыми зубами они рвали мясо, а потом судорожно, поспешно заглатывали, давясь, размахивая мордой, проталкивая скорее кусок передними лапами. Тупость и жадность? Повежливее с предками! Иначе ни современные вараны, ни наши древние предки есть и не могли. Верхняя челюсть рептилий была устроена так, что животные могли дышать либо через рот, либо через специальные носовые отверстия -  хоаны, появившиеся впервые еще у кистеперых рыб рипидистий (а также, кажется независимо, у двоякодышащих).

Хоаны давали возможность дышать с закрытым ртом на радость будущим ревнителям благопристойного поведения в обществе. Удобно? Конечно. Но путь для воздуха через хоаны был очень короток. Они проходили в рот, и все. Когда ящер кусал, рот его заполнялся и он не мог дышать! Вот откуда (а вовсе не от плохого воспитания) такая неблагопристойная поспешность при поглощении пищи. Правда, до поры до времени ящерам не приходилось особенно жалеть о своем природном недостатке. Зубы у них были устроены так, что могли только кусать, и особых причин задерживать пищу во рту у них не было.

Но у зверозубов развились жующие, коренные зубы. И вот параллельно этому превращению у них начинается еще одно важное изменение. Спереди, от рта в верхней челюсти начинает расти особая костная перегородка - вторичное нёбо. Все этапы этого совместного развития зубов и вторичного неба, отгораживающего носовые ходы от рта, проследили палеонтологи в эволюции звероящеров. Сначала небольшая перегородка, козырек, который только и мог, что облегчить дыхание в момент захвата добычи. Потом козырек дорос до середины нёба и уже неплохо, наверное, справлялся со своими обязанностями. И наконец, у самых похожих на млекопитающих последних звероящеров было и настоящее нёбо, и настоящие жующие коренные зубы.

Диартрогнаты, тритилодонты -  небольшие, с мышей и крыс ростом, полузвери-полуящеры -  могли уже тщательно пережевывать пищу. Только на момент глотания дыхание останавливалось. Неудобство? Да! Но -  увы!- пока еще эволюция не создала зверей, которые могли бы и глотать и дышать одновременно. Но уже изобрела способ, как обойти это неудобство!

«Венец Творения» не совершенен -  мы не дышим в момент глотания. (А жуя, и дышим и даже порой разговариваем, хотя это и не совсем по этикету и не полезно для здоровья.) И в принципе можем подавиться застрявшим, плохо прожеванным куском.

А вот детеныш кенгуру, после того как, родившись, доберется до сумки матери и вцепится в сосок, на время приобретает такую организацию носоглотки, что спокойно дышит, не захлебываясь, когда мать с силой наполняет его рот струей молока. И если бы сумчатые развивались независимо от нас еще сотню миллионов лет, глядишь, они бы приобрели и во взрослом состоянии эту интересную и важную особенность своих сосунков -  и дышать и глотать одновременно.

...Иногда рождаются люди с врожденным уродством - отсутствием вторичного костного нёба. Это уродство называется «волчья пасть», но совершенно необоснованно, ведь у волка есть свое прекрасное вторичное нёбо.

«Волчья пасть» была и у нас во время раннего зародышевого развития. Вторичное нёбо появляется не сразу, как оно не сразу появилось у позвоночных предков. И время от времени эта ранняя зародышевая стадия - воспоминание о невероятно давнем прошлом -  проявляется и у взрослых. Мы говорили: вряд ли что в эволюции появляется просто так, без всякого смысла. Уродства-воспоминания типа "волчьей пасти" появляются с определенной частотой и, может быть, с определенным смыслом: вдруг старый забытый признак пригодится, придаст новую силу потомкам звероящеров. Это как бы вопрос, время от времени задаваемый природой естественному отбору: нужен признак или не нужен, вреден? И у людей и у зверей «волчья пасть» - уродство, тяжелая врожденная болезнь. Звери от нее погибают. Люди, если даже и женятся, остерегаются иметь детей, боясь появления в своей семье еще одного несчастного человека... С вторичным нёбом на современной Земле жить явно лучше.

Они были теплые и пушистые

Есть в биологии закон корреляции, впервые сформулированный в прошлом веке великим французским палеонтологом Ж. Кювье.

Ни один орган в теле животного не существует сам по себе. Он связан со всеми другими органами, и, если меняется, должны меняться, подстраиваясь под эту перемену в той или иной мере, остальные органы животного. Кювье так верил в эту связь-корреляцию, что брался по одной ископаемой кости восстановить весь облик вымершего животного. Не все ему верили, иногда высмеивали, и однажды он решил подвергнуть свой метод публичному испытанию. В раннетретичных (60 миллионов лет назад) гипсовых отложениях под Парижем находили много ископаемых костей. И однажды Кювье привезли обломок породы, из которого торчала передняя часть какого-то маленького скелета. Рассмотрев зубы зверька, Кювье объявил, что в камне скрыты останки древней сумчатой крысы. До той поры никто не встречал сумчатых животных в Европе, и заявление Кювье вызвало изумление и интерес.

Собрав сомневающихся зоологов, Кювье торжественно и осторожно очистил скелет от камня. В задней части скелета, у таза, открылись две небольшие косточки, которые есть только у сумчатых животных, их так и называют «сумчатые кости».

Когда в эволюции что-то менялось, например у звероящеров появились жующие коренные зубы, это вызывало целую цепочку перестроек, каждая из которых в отдельности непонятна и может показаться «приспособлением впрок». Для жевания нужна мускулатура -  совсем другая, чем для кусания, и вот целый ряд костей в черепе меняется. Эти изменения могут привести к двойному челюстному суставу звероящеров, который нам кажется таким неудобным. Он и стал в какой-то момент неудобным и, может быть, поэтому превратился со временем в чуткое ухо млекопитающих.

Для жевания нужно вторичное нёбо, и оно тоже появляется. Жевание улучшило пищеварение, а это могло ускорить для звероящеров продвижение к постоянной теплокровности, этому важному признаку млекопитающих. Длинные носовые ходы потом опять же пригодились теплокровным зверям: в них воздух согревался и очищался. Еще одно «приспособление впрок» получает естественное объяснение... А дальше... Получив с помощью вторичного нёба что-то вроде носа, звероящеры вполне могли стать на новый путь развития органов обоняния. К носу стягиваются нервные окончания (у млекопитающих подвижной влажный нос), и «усы»-вибрионы около него становятся чуть ли не самым главным органом чувств... Но только ли у млекопитающих?

Это не выдра и вообще не млекопитающее. Триасовый пред зверь баурия тероцефалия была, вероятно, уже и теплокровной (но может быть, с непостоянной температурой тела) и шерстистой и обладала таким принципиально важным признаком млекопитающих, как вторичное нёбо. Она без проблем, не хуже выдры, могла дышать с набитым рыбой ртом

Палеонтологи внимательно присмотрелись к черепам самых развитых зверозубов. И они обнаружили на концах морд некоторых древних предков млекопитающих специальные выемки для мускулов, приводящих в движение нос, и крошечные отверстия в кости - путепроводы для нервных окончаний и кровеносных сосудов. У бинотериев -  древних тритилодонтов, строением зубов напоминающих современных зайцев,- и нос был почти как у зайцев. Почти наверняка он был подвижным, чувствующим!

И у другого хищного тритилодонта палеонтолог Е. Тениус обнаружил вокруг ноздрей целое решето сквозных отверстий через кость; по этим отверстиям подводилась кровь к мягким губам, которыми в принципе можно было бы... сосать молоко! Были найдены у этих тритилодонтов и «усы» - чувствующие волоски около рта.

Биологи давно подозревали, что волосы - эти роговые потомки чешуи древних рептилий -  впервые появились на теле не везде, а лишь около носа в качестве вибрисс: чувствующих «усов». Но раз уж они появились, были изобретены, ничто не мешало им, когда это понадобилось, разойтись по всему телу, стать тем, чем они являются теперь,- шубой, способом сохранения тепла тела.

Что же тогда мешает представить себе тритилодонтов целиком волосатыми? Мех плохо сохраняется в земных слоях, особенно если срок хранения сотни миллионов лет, но ученые все-таки находят волосы у некоторых не млекопитающих животных!

В сланцах -  окаменевших глинах позднеюрской эпохи (140 миллионов лет назад) - около Вюртемберга (ФРГ) палеонтологи нашли скелеты древних летающих ящеров с... самыми настоящими волосами. Не так давно российские ученые раскопали в отрогах Туркестанского хребта в слоях примерно такой же давности одного из таких волосатых ящеров-летунов. Потрясение ученых необычным обликом животного хорошо отразилось в названии, которое они дали чудовищу: нечисть волосатая. В меловых породах Китая находят даже и не звероящеров, а динозавров, полностью или частично покрытых то волосами, то перьями.

А волосатость может означать только одно: ящеры (не только звероящеры!) могли быть теплокровными. Волосатость и теплокровность необходимо связаны друг с другом. Почти голые киты, моржи, носороги, слоны, гиппопотамы (да и мы с читателем) нисколько не меняют смысла этого правила, безволосость в этих случаях вторична. Это легко доказывается эмбриологическими исследованиями - зародыши всех этих животных и человека на той или иной стадии развития волосаты!

Одной из новейших, еще не отшумевших сенсаций можно считать находку на юге Австралии целой группы полярных, морозоустойчивых динозавров (это раз и навсегда отменяет распространенную когда-то гипотезу повсеместного вымирания ящеров в конце мелового - начале третичного периода от некоего планетарного похолодания). Их нашли в месте, где издавна идут раскопки палеонтологов и уже сделано немало открытий -  на берегах Динозавровой Бухты. Волос и перьев там как раз пока и не нашли. Там самое интересное -  место и время. Время -  ближе к началу мелового периода, 122-  113 миллионов лет назад. Место - самый центр раскалывающегося, но еще не расколовшегося окончательно единого тогда праконтинента Австралии и Антарктиды. Южный полюс, как и сейчас, был южнее, на территории Антарктиды, но совсем близко. Широта места была 78±5 градусов южной широты. Сегодня в нашем северном полушарии это широта Северной Гренландии.

Конечно, мел был гораздо более теплым периодом, чем наше время,- сплошного оледенения не было, не было и вечной мерзлоты, но зимы, достаточно суровые, когда грунт в этих местах промерзал на несколько метров, были - это австралийские ученые установили точно. И долгая полярная ночь была. Сегодня где-нибудь в районе Архангельска ящерицы и змеи попадаются, но только в разгар лета - в остальное время они в оцепенении ждут следующего лета. Как они выживали? Тщательные многолетние исследования небольших -  с сурка -  австралийских динозавров показало, что среди них тоже были впадающие на зиму в спячку. В костях таких надолго замирающих животных есть «линии задержки роста» -  что-то вроде годовых колец у деревьев... Но несколько видов явно сохраняли активность круглый год и не похоже, чтобы у них были сезонные миграции, как у современных птиц. При этом у одного из них, ляйелипозавра, нашли в черепе вздутие на месте зрительного центра мозга. Видимо, эти ящеры обладали необычайно развитым ночным зрением, что позволяло им охотиться ночью, в том числе и полярной ночью, при свете полярных сияний.

Итак, антарктические динозавры и летающие ящеры были теплокровными. Возможно, они высиживали свои яйца... А звероящеры, предки? Вибриссы на конце морды еще недостаточное свидетельство...

У высокоразвитого собакозуба диадемодона в носовых ходах нашли большие обонятельные раковины. Подобные раковины есть у всех зверей. Правда, у зверей два вида этих раковин: верхние -  чисто обонятельные, и нижние -  назначение которых удлинять, искривляя, путь воздуха перед тем, как он попадет в трахею. Нужно это для увлажнения и обогрева воздуха... Нижних раковин у звероящеров все еще не нашли. А это было бы окончательным доказательством предположения, высказанного палеонтологом из ФРГ О. Кюнном: и диадемодоны и тритилодонты, зайцеобразный и хищный,-  все они с очень высокой вероятностью могли быть и теплокровными и волосатыми. В этом случае, увидев их, мы почти наверняка приняли бы их за каких-то не известных нам зверей, млекопитающих. Из шкур этих «ящеров» можно было бы и шубу теплую и шапку сшить.

Конечно, температура их тел не могла быть такой строго постоянной, как у теперешних высших зверей. В лучшем случае она была повышенная, но непостоянная, как у утконоса и ехидны.

И тут возникает множество новых волнующих вопросов. Например, такой.

А что, если и диадемодоны и тритилодонты могли, подобно утконосу, выкармливать своих детенышей. молоком? Ведь у утконоса нет настоящих млечных желез с соском. Есть только несколько измененные потовые железы, из которых в складки на брюхе натекает по капле жирная питательная жидкость... Утконосики не сосунки, -  а скорее лизунки, они слизывают молоко из этих складок. Кстати, молочные зубы утконосиков необыкновенно похожи на зубы диадемодонов...

Если бы у диадемодонов и тритилодонтов было бы заведено кормить детенышей выделениями из желез на брюхе, разве бы мы заметили это по их костям?

Оказывается, заметили бы! У утконоса есть так называемые сумчатые кости. У него, правда, нет сумки, но эта сумка наверняка когда-то была (она временно развивается у близкого родича утконоса - ехидны).

Так вот: сумчатые кости есть и у высших, дольше других проживших юрских звероящеров тритилодонтов. Значит, у них была сумка, в которой они вынашивали яйца и проклюнувшихся детенышей, как у ехидны. Российский исследователь Л.П. Татаринов пишет, что молочные железы, развившиеся из потовых, первоначально, наверное, увлажняли новорожденных и яйца, создавая в сумке «микроклимат», полезный для детворы. Но потом жирная влага могла пойти и в пищу. Ведь у высших звероящеров были мягкие губы - не для сосания ли? Американский палеонтолог Дж. Симпсон считал, что утконоса вообще зря записали в класс зверей. По его мнению, в нем больше признаков пресмыкающегося, чем в самом древнем ископаемом млекопитающем. Утконос и ехидна, по мнению Симпсона - это дожившие до наших дней звероящеры! Обоих мы относим к млекопитающим скорее согласно определению млекопитающих (молоком ведь питают!), чем с точки зрения истории их развития.

Если продолжить эту мысль, то можно и так сказать: звероящеры могли уже быть и пушистыми, и теплокровными, и питать зародышей молоком, но млекопитающими, то есть настоящими зверями, они еще не были!

Но ведь можно сказать и иначе: последние животные, которых мы считаем звероящерами, на самом деле были примитивными, но зверями, млекопитающими животными.

Где же тогда проводить границу между ящерами и млекопитающими? И есть ли она, эта граница?

Где провести границу?

Самые разные звероящеры параллельно (хотя и не совсем одновременно) приобретали признаки млекопитающих. Это значит, что к зверям вело несколько линий развития и, может быть, несколькими линиями происходило превращение некоторых мелких звероящеров в зверей. Про такое - из нескольких корней -  происхождение ученые и говорят по-ученому: оно было полифилетическим.

Полифилетическое происхождение -  оно вовсе не означает, что у нас с тобой было много разных предков среди первых млекопитающих. Нет! Разные виды и тем более роды и семейства животных друг с другом, как правило, смешиваться не могут. Это просто означает (так сейчас думают очень многие палеонтологи), что млекопитающих можно разделить на группы, ведущие начало от разных родов рептильных предков.

Один из них дал начало высшим, живородящим зверям (плацентарным и сумчатым). Другой -  яйцекладущим зверям, третий -  многобугорчатым (по строению зубов) зверям, не дожившим до наших дней. Были и другие разновидности зверей, которые вымерли.

Один общий род-предок у всех этих первых млекопитающих был. Но он не обязательно был млекопитающим. Некоторые ученые прослеживают в строении зубов разных звероящеров те же различия, которыми отличаются друг от друга первые млекопитающие, и делают вывод, что общего предка всех живших на Земле млекопитающих нужно искать отнюдь не в конце ветви звероящеров. Ветви-то, собственно, и не было, был куст, то есть много параллельных ветвей от одного корня. Ну а «корень», то есть общий предок всех млекопитающих и их непосредственных предков-звероящеров?

...Но если проследить истоки самих звероящеров, то, напомню, и они не сходятся в точку в самом начале, при появлении этих животных. Даже высшие из звероящеров зверозубы-териодонты, которые ведут свое происхождение не просто от пеликозавров, а конкретно от сфенакодонов, выходят из этой группы сразу несколькими линиями. Но если эти линии попытаться свести в точку, то точка опять-таки отодвинется к началу, может быть, за пределы сфенакодонного «куста».

Очень может быть, что часть звероящеров (не зверозубов) произошла совсем от других пеликозавров, не сфенакодонов. Но это и им не помешало продвинуться «по пути к зверю» достаточно далеко!

И раз уж зашел этот разговор... Пеликозавры происходят от котилозавров-капторин, рептилий еще примитивных, во многом похожих на земноводных. И среди многих котилозавров ученые обнаруживают «стремление превратиться в пеликозавров». Были среди капторин «прогрессивные» разновидности с зубами, сидящими отдельно от челюстной кости, в специальных углублениях.

Значит, скорее всего, и истоки пеликозавров среди капторин не там, где кончается род-предок и начинаются пеликозавры, а в самой гуще капторин, некоторые из которых начали развиваться «в нужную сторону» чуть ли не с самого начала.

А с самого начала были примитивные четвероногие с зубами, унаследованными от кистеперых рыб, -  лабиринтного типа. Лягушкоящеры... Немного их осталось в слоях земных -  сеймуриаморфы, микрозавры, гефиростеги, и трудно решить, от кого из них и как происходили котилозавры, но почему бы не продолжить наметившуюся закономерность? Может быть, и котилозавры вышли из самых несовершенных, самых еще ранних, близких к амфибиям первых пресмыкающихся несколькими параллельными ветвями...

Так намечается что-то вроде закона для всего древа наших предков... Каждая следующая группа в цепочке предков вела свое происхождение от самых примитивных, древних, ранних, еще не успевших определиться родов предыдущей группы. Поэтому, во-первых, многие новые колена появляются полифилетично, то есть в нескольких разновидностях сразу. Звероящеровая стадия, например,- это неизбежный этап развития на эволюционном пути сразу нескольких линий пеликозавров.

Во-вторых, поэтому звероящеры и млекопитающие несут в себе столько старых, дорептильных, устаревших, казалось бы, черт строения. Они, конечно, не произошли непосредственно от земноводных, как думали английский дарвинист Гексли и французский эволюционист Э. Перрье. Они прошли через стадию рептилий. Но прошли как бы своим путем, «по задворкам», сохранив при этом некоторые древние черты земноводных.

Российский исследователь Л .П. Татаринов перечисляет эти свойства, роднящие нас с земноводными через голову пресмыкающихся (вторично приобретенный лягушачий мыщелок не в счет).

...Почки млекопитающих больше похожи на почки земноводных.

...Выделяется из этих почек у млекопитающих мочевина (как у амфибий), а не мочевая кислота, как у большинства рептилий и птиц.

...Сердце млекопитающего совершенней, чем у земноводных и у пресмыкающихся. Но вывести его происхождение легче от сердца земноводного.

...Кожа млекопитающих, пожалуй, ближе по своему устройству к влажной, дышащей коже земноводных, чем к роговым, чешуйчатым сухим покровам пресмыкающихся. И это не вторичное сходство! Российский палеонтолог П.К. Чудинов исследовал редкость -  окаменевшие остатки кожи на узком и высоком черепе возможного предка или родоначальника звероящеров (и потомка пеликозавров) дейноцефала из слоев пермского периода в Западном Приуралье. Никаких чешуй! Кожа дейноцефала была голая и содержала огромное количество пор и желез - до 600 на квадратный сантиметр. Что выделяли эти железы - пот, слизь или еще что,- неясно. Но ясно, что эта кожа похожа, с одной стороны, на кожу млекопитающих, а с другой - на кожу амфибий. И не похожа на кожу рептилий.

Да, в науке редко что пропадает зря, даже ошибки. Млекопитающие и их предки-звероящеры не произошли от земноводных, как думали Гексли и Перрье, но прошли через «рептильность» настолько своим, особым путем, что можно сказать: Гексли и Перрье были отчасти правы, выделяя черты сходства земноводных и млекопитающих. Два пути проникновения в прошлое - сравнительно-анатомический и палеонтологический - хотя и заняты как будто одним делом (они устанавливают родственные отношения в мире живого), часто приходят в столкновение. Близкие, по палеонтологическим данным, а в последние годы XX века еще и по данным молекулярной биологии, родственники оказываются на разных полочках классификаторов. Последние зверозубы и первые млекопитающие могли быть в некоторых случаях кровно ближе друг к другу, чем разные зверозубы и разные млекопитающие с соседом по классификационной таблице. Многие ученые склоняются к мысли, что некоторые виды и роды семейства тритилодонтов-трехрядозубов были уже млекопитающими животными, а другие тритилодонты были еще звероящерами! Животные одного семейства, но из разных классов!

На страницах серьезных научных изданий уже в XXI веке можно найти такое название для группы отрядов, как «Cetartiodaktils». Русского перевода этого латинского словообразования еще нет. Наверное, оно звучало бы как «китовопарнокопытные». А как еще назвать группу, в которой киты кровно оказываются гораздо ближе к бегемотам, чем бегемоты к бесспорным собратьям по отряду парнокопытных, па-пример косулям? Такие группы животных, объединенных генетическим родством, называют кладами, а их родословные древа -  кладограммами. Некоторым ученым подобные противоречия между систематикой и родством кажется чем-то ужасным. Появляются, например, предложения продлить класс млекопитающих в прошлое, захватив всех возможных предков, и звероящеров, и пеликозавров, и чуть ли не некоторых котилозавров. Тогда, глядишь, попадут в наш класс и «лягушкоящеры», а то и земноводные наши предки. Почему бы не включить туда же и кистеперую рыбу?

Но станет ли сама эволюция понятнее от таких перетасовок названий и границ? Нет! Скорее всего и с этим противоречием эволюции ученым придется смириться. Систематика, ее полочки и разряды, хоть и помогает ориентироваться в море эволюции, это все-таки что-то искусственное, построенное людьми. А потому она всегда будет приходить в столкновение с отношениями родства, с естественным генеалогическим древом наших предков.

Так что старая Багира, называвшая Маугли лягушонком, была все-таки не права.

ГЛАВА 7

ТАИНСТВЕННЫЙ ПЕРМОКАРБОН

Вспышка жизни

Если продвинуться примерно на шестьдесят миллионов лет против течения времени от таинственного пермотриаса -  того порога, возле которого пару глав назад мы застали пустыню, охватывающую всю сухопутную планету, то выйти на берег великого потока геологической истории нам будет трудно. Болота карбона, каменноугольного периода, заросшие лесом, преградят нам путь.

Типичный пейзаж пермокарбона

Пятипалый лабиринтодонт дипловертеброн, наш возможный прямой предок из земноводных

Это была вспышка жизни. Воздух над целыми континентами был мокр, как губка, настолько влажен, что даже влаголюбивые растения тех времен задыхались и, как водолазы, снабдили себя «дыхательной смесью» - запасом воздуха, хранящимся в специальной крупнопористой ткани. Деревья-гиганты, чтобы не упасть в хлипкую жижу, обзаводились подпорками -  ризофорами. Было жарко, вечное лето, и у деревьев не было годичных колец, следов неравномерного, в зависимости от сезона, роста. Все стремительно росло, стремительно же отмирало, падало, засасывалось трясиной, превращалось в торф -  полуфабрикат угля...

Карбон был временем, когда жизнь полностью завладела планетой. В карбоне природа сделала свои величайшие изобретения. Первые сухопутные растения девона -  полуводные неказистые зеленые трубочки -  превращались в дремучие болотные леса. Болотные леса стали выпускать разведчиков и в. более сухие места - появились голосеменные растения, способные размножаться без воды, семена прорастали просто во влажной почве.

В карбоне было уже много насекомых, и они были разные. Подобно современному генетику, предпочитающему изучать вызванные им мутации на быстро сменяющихся поколениях мух, а не на слонах, природа за короткое сравнительно время заложила основные направления дальнейшего развития насекомых.

Был изобретен полет - насекомые быстро научились летать. В воздухе у них не было врагов, и стрекозы достигли огромных размеров, почти метра в размахе крыльев (правда, в современной атмосфере, по мнению многих ученых, трахейный способ дыхания насекомых не позволил бы поддерживать жизнь в таком большом теле). Атмосфера наверняка была другой. В ней было относительно больше и кислорода и углекислого газа (и, соответственно, меньше азота).

В эволюции многое кажется нам необходимым. Чтобы появился человек, нужно было за треть миллиарда лет до того из крокодилообразного влажнокожего земноводного лабиринтодонта «сделать» котилозавра, позвоночное более высокого порядка, независимое в своем размножении от воды. (Какое-то представление о том, каким был котилозавр, дают черепахи, дожившие до сего дня его ближайшие родственники (надо только мысленно вычесть черепаший панцирь). Но в том, какой именно лабиринтодонт станет котилозавровым (и нашим) предком, уже большую роль играла случайность. Конечно, эволюции нужен был лабиринтодонт-неудачник, гонимый и плохо приспособленный к борьбе за свое место в каменноугольной трясине, иначе чего ради он полез бы на сушу пробавляться насекомыми? Но то, что таким удачливым неудачником оказался один из родов лабиринтодонтов-эмболомеров (антракозавров), в большой мере случайно.

Этот род, род дипловертебронов, обладал одной мелкой, незначительной, случайной, можно сказать, особенностью: передние конечности дипловертебронов были... пятипалые. А лапы всех остальных его родичей -  многочисленных и могущественных - были устроены иначе. Передние лапы -  четырехпалы, зйдние -  пятипалы. Были и такие, что и на задних ногах имели по четыре пальца.

А теперь взгляните на свою руку и подумайте о случайном разделении мира позвоночных на пятипалых и четырехпалых, о том, сколько таких случайностей было на нашем с вами пути от кистеперой рыбы. А впрочем, случайность ли это? Ведь они вымерли, четырехпалые-то...

Ледник на экваторе

Котилозавр шел по жизни, переступая пятипалыми конечностями, но обозревая мир тремя глазами. Зачем ему нужен был теменной глаз, унаследованный от первых еще позвоночных моря и первых земноводных стегоцефалов, не со всем ясно: ведь с воздуха ему ничто не угрожало! Впрочем, возможно, он им ничего конкретно не видел -  скорее всего это был свето- и теплочувствительный прибор для отслеживания условий освещенности, что было важно для поддержания нужной температуры тела. Карбоновый период шел к концу, и многое вокруг переменилось...

В общем влажный (при всех местных и временных различиях) климат становился суше и прохладнее. В умеренном климате появились настоящие времена года; красавцы кордаиты, предки хвойных, дремучей щеткой вставшие на территории нынешней Северной Евразии, уже оставляли в своей древесине годовые кольца. Но климат все еще был теплый, углеобразование шло споро.

И вот в этом от полюса до полюса зеленом море вдруг появляется странное пятно. На континенте Гондвана, огромном, объединяющем в себе нынешние Африку, Антарктиду, Австралию, Южную Америку и Индию, начинается и растет грандиозное оледенение. Ледяной щит, подобный нынешнему Антарктическому, но в несколько раз превосходящий его по площади! Особенно поражало ученых то, что «бараньи лбы», шрамы на скалах, ледниковые долины и морены встречались в жарких странах, у экватора -  в Индии и Африке.

Представители самых разных научных дисциплин - астрономы, физики, геологи и географы -  разрабатывали различные модели, объясняющие климатический парадокс пермокарбона. Сейчас ни одну из этих моделей, конечно, нельзя рассматривать в отрыве от теории дрейфа континентов. Альфред Вегенер, ее основоположник, был метеорологом. И если поразившее его сходство в очертаниях противоположных берегов Атлантики послужило ему толчком к началу создания теории, то сами знаменитые реконструкции Гондваны и Пангеи, принесшие ему славу, были основаны на палеонтологических и палеоклиматических данных.

Пермокарбоновое оледенение было одним из главных козырей Вегенера. Он разрубил гордиев узел просто: Южный полюс поместил в самый центр оледенения (Капская провинция Южной Африки). А вокруг собрал, сгруппировал остальные осколки Гондваны. Геологические и геофизические исследования все больше подтверждают правоту основ мобилистской тектонической теории. Но может ли простое передвижение континентов объяснить все причуды земных климатов?

Пока все еще нет. Ничего не может сказать теория дрейфа о причинах недавнего четвертичного оледенения и его отступления - за это время материки не могли сдвинуться больше чем на километры.

Так и с пермокарбоном. Оледенение пришло на теплую, почти не знающую климатических различий и времен года Землю и покинуло ее так же неожиданно. Все это совершилось, конечно, не в один миллион лет, но уже через сорок пять миллионов лет, в пермотриасе, в речках Антарктиды и других частей Гондваны плескались гигантские земноводные лабиринтодонты - очень теплолюбивые твари. Вряд ли перемещение территории Гондваны за все это время превысило пару сотен километров, а климат изменился неузнаваемо!

Это значит, что одного только расположения континентов мало для объяснения великих оледенений и великих же потеплений, когда леса умеренного пояса, рептилии без собственной теплорегуляции тела прекрасно чувствовали себя у полюсов, приспосабливаясь и к мраку многомесячной полярной ночи.

Полярные сияния греют полюса?

Существование обильной жизни у полюсов в полярную ночь в не ледниковые, правда, эпохи, подтверждено последними исследованиями австралийских ученых. Это факт, требующий какого-то объяснения в любом случае.

Нужен небесный механизм, который мог поддерживать приемлемую температуру у полюсов в долгую полярную ночь.

По одной из гипотез, это могли бы быть... полярные сияния. Они и сейчас немного разогревают атмосферу полярных областей. Заряженные частицы, мечущиеся по магнитным силовым линиям Земли, взаимодействуют вприполярных областях с атомами ионосферы и гибнут, излучая слабый свет и... тепло - преображенную энергию солнечных корпускулярных потоков, достигающих Земли при вспышках солнечной активности.

Повышенный приток этой энергии снижает в Арктике и Антарктике высоту тропопаузы - теплого слоя с плюсовой температурой, отделяющего тропосферу от стратосферы. И намного. Если на экваторе тропопауза -  на высоте восемнадцати километров, то у полюса - на высоте семи с половиной километров. Этот уровень колеблется в зависимости от состояния солнечной погоды. И возможно, были за долгую историю взаимоотношений Солнца и Земли эпохи, когда Солнце активизировалось особенно сильно, когда тропопауза могла спускаться к самой поверхности. И когда не могло быть в полярных странах жестоких морозов и вечных льдов.

Профессор Д. Мензел, известный американский астроном, подсчитал, что в иные эпохи, например в пермокарбоне, энергия сияний была достаточной, чтобы действительно нагревать приполярные области.

«Неоднородности... в ионных облаках, приходящих с Солнца на Землю,- писал он,- могут приводить к искривлению, а при некоторых условиях даже к разрыву магнитных силовых линий. Когда выпуклая поверхность (система магнитных силовых линий) становится вогнутой, действие поля становится обратным. Вместо того чтобы служить защитным магнитным “зонтом“，оно действует как своеобразная “воронка”, втягивающая вещество».

Д. Мензел дальше пишет, что энергия частиц при этом как бы собирается с огромной области пространства и обрушивается на крошечный полярный «пятачок» -  зону действия полярных сияний. Энергия, приходящая в эту зону, может сравняться при этом с энергией остальной солнечной радиации, а то и даже превысить её!

Солнце над болотами

Конечно, «экзотические» гипотезы появляются не от хорошей жизни. Загадка пермокарбона - одна из самых волнующих в исторической геологии, и ничего нет удивительного, что необычайное пытаются объяснить необычайным же.

Только ли пятно льда на теплой Земле поражает воображение ученых?

Английского палеоботаника Сьюорда «поражает однообразие характера растительности, следы которой мы видим в отложениях Шпицбергена, Северной Америки, Европы и Австралии». Во-первых, это означает, что вся суша была тогда единой или почти единой. Во-вторых, весь период интенсивного накопления углей, почти весь карбон (кроме пермокарбона с его оледенением), по всей Земле держалась примерно одна температура, иначе этого однообразия, никогда больше не повторившегося на планете, не объяснишь. Но территория и температура -  этого мало. Растениям нужен еще и свет, иначе прекращается процесс фотосинтеза: длительная тьма, пусть теплая, для леса то же, что и зима. В полярную ночь, даже теплую, они остановились бы в своем росте, и в их древесине остались бы годовые кольца. А колец почти весь карбон нет.

Световая загадка мучает палеоботаников давно. И. Вальтер по этому поводу писал полвека назад: «Можно было бы предположить, что все каменноугольные растения были однолетними, - но против этого говорит различная величина древовидных форм. Нельзя, конечно, допускать, что сигиллярии, лепидодендроны или кордаиты в 3 метра толщиною вырастали в такой же промежуток времени, как и экземпляры в 10 сантиметров толщины».

И. Вальтер делает поразительное заключение: раз рост растений не зависит от климата и широты, значит, они росли не так, как растут теперешние леса. По мнению И. Вальтера, они росли в воде подобно водорослям. Даже в карбоне, уже сформировав огромное число видов, растения все еще не решались окончательно выйти на сушу, оставаясь в зоне приливов и отливов океана. Поспешу предупредить недоумение читателя, знакомого с обстоятельствами выхода растений на сушу. И. Вальтер, талантливый палеонтолог, в этом случае неправ. Десятки палеонтологов кинулись исследовать каменноугольные окаменелости и убедились: нет, все в порядке. Леса были лесами, между корнями деревьев росли кое-где грибы и мхи, а этого в воде точно не бывает. Во многих лесах деревья росли действительно «по колено» в воде - в болотах, в приморских зарослях, похожих на современные мангры, но не «с головой»: фотосинтез был воздушный.

Палеоботаники разбили гипотезу И. Вальтера и успокоились. Больше попыток объяснить световой парадокс не было. Поразительное однообразие карбоновой растительности осталось необъясненным.

Позднее палеоботаники бросились в другую крайность. Некоторые из них объявили, что климат в каменноугольном периоде в самых центрах угленакопления, например в Донбассе, был не влажным, а сухим!

Это интересная история, и на ней тоже стоит остановиться, ибо из нее вытекает один важный вывод: самые, казалось бы, неопровержимые свидетели климатов прошлого -  растения могут вводить в заблуждение, рисовать ложную палеогеографию тех или иных эпох.

Ботаники давно уже убедили всех, и себя в том числе, что сухолюбивое пустынное или степное растение можно узнать сразу: у него мелкие кожистые листочки, очень толстая кожа на листьях, устьица - приспособления для испарения листьями влаги -  глубоко спрятаны. У некоторых (у кактуса, например) - мясистые, накапливающие влагу стебли. Часты у сухолюбивых растений колючки.

Вооруженные этими знаниями, палеоботаники приступили к изучению ископаемых растений, которые были доставлены из каменноугольных бассейнов. Угленакопление традиционно считалось возможным только в условиях роскошного влажного леса, болота (уголь, прежде чем стать углем, обязательно должен побыть торфом). Но... начались парадоксы. Одно растение за другим палеоботаники определяли как сухолюбивое по уже известным нам основным признакам.

Выходы из этого положения предлагали разные. Один геолог предложил считать, что в карбоне Донбасса очень влажный климат, с болотами и роскошными лесами, чередовался с очень сухим! Для географа, конечно, подобная ситуация немыслима. «Противоречие не столько разрешалось, сколько замазывалось неоправданно сложными построениями»,- пишет о таких попытках выйти из парадокса палеоботаник С. Мейен, который, кстати, сам немало думал над этой проблемой и, кажется, нашел выход. Выход он нашел... на современных болотах. Вот уж где воды в избытке, и именно там на кочках растения часто имеют такой вид, будто они сухолюбивы. Скажем, клюква. Попадись ее темно-зеленые мелкие плотные листочки палеоботанику в отложениях, скажем, третичного периода, да не знай он клюквы (случай, вероятно, невозможный)- определил бы он клюкву как обитателя полупустыни...

Вот ведь каким странным образом смыкаются подчас крайности: одни и те же признаки для растений противоположных по сути сред обитания. Впрочем, так ли уж противоположных? Еще с конца XIX века существует в науке понятие физиологической сухости. Ведь есть вода и вода. Человек погибает от жажды, оказавшись посреди океана без запаса пресной воды. Растения, обитающие в солончаках, по берегам соленых черноморских лиманов, тоже живут «по колено» в воде, но они жаждут, им не хватает настоящей влаги. Может, и вода болот чем-то плоха? Явление физиологической сухости еще плохо изучено, и все же не оно, видимо, определяло и определяет сухолюбивый облик растений в болотах. Однажды заметили, что в том же болоте растения, оказавшиеся в тени, теряют свой обычный засухолюбивый облик. Так был найден главный виновник пустынного облика болотных растений. Свет!

Еще один парадокс: ведь свет -  источник жизни для земного растения. Но проверка подтвердила первую догадку. Растение может вынести яркий свет, но при этом у него возрастет потребность в азотистых веществах. Между тем вопреки сенсационным памятным открытиям некоторых «ученых» растения не могут сами усваивать азот воздуха. А вот азотистых веществ в болотных почвах как раз острый дефицит.

Видимо, действительны обе причины вместе - избыток света и недостаток азотистых веществ, то есть некоторая физиологическая сухость болот. Именно обе эти причины в их сочетании и способны дать картину «засухи» в болотах каменноугольного периода. Выводы ясны: во-первых, кордаиты пермокарбона жили-таки «по колено» в воде и, во-вторых, их освещало яркое солнце.

Этот второй вывод тоже очень важен. Ведь до недавних пор некоторые палеоклиматологи считали, что атмосфера планеты лишь в последние сто миллионов лет стала достаточно прозрачной, что и в мезозое, и в палеозое преобладала пасмурная погода, небо было закрыто облаками.

И вот оказывается, что это не так, что солнечный световой режим триста миллионов лет назад мало отличался от современного. Значит, основные условия жизни на Земле в основных чертах сформировались давно, и современный облик мира дает все-таки неплохое представление о давних временах. Философ сказал бы, что в данном случае восторжествовал принцип актуализма, и был бы прав, хотя правы были бы и те ученые, которые добавили бы: а зато в других случаях в другие времена огульное применение этого принципа может и ввести в заблуждение.

Карбон оставил огромные залежи угля. Углерода. Откуда растения его брали? Из атмосферы, разлагая углекислый газ. При этом освобождался кислород. Если бы сейчас сжечь весь уголь, отложенный в карбоне, этого хватило бы на то, чтобы превратить весь кислород атмосферы обратно в углекислоту.

Откуда же столько углекислого газа взялось в карбоне? Может быть, атмосфера Земли была углекислой, как современная венерианская?

О, это бы многое попутно объяснило. Например, необычайно теплый климат карбона: СО₂ создает парниковый эффект, задерживает солнечное тепло в атмосфере. Но... и здесь все не просто!

Охлаждает углекислый газ?

Землю по ее климатам можно разделить на три пояса. Два холодных - северный и южный и один, в середине,- экваториальный, жаркий. Здесь, у экватора, океан теряет огромное количество воды, она испаряется. Но испаряется только вода, соли остаются. Это значит, тяжелая, насыщенная солями теплая вода должна непрерывно опускаться на дно, вытесняя менее соленые и более холодные слои. Значит, у экватора океан на всю свою глубину должен быть прогрет равномерно.

Накапливаясь, тяжелая пересоленная экваториальная вода должна катиться по дну к полюсам, прогревая по пути океаны, а значит, города и страны. Опресняясь и становясь поэтому легче у полюсов, вода должна подниматься и течь обратно к экватору, чтобы завершить круг циркуляции. По всей Земле должен установиться довольно теплый ровный климат, как в карбоне. Никаких бурь и ураганных ветров: малые перепады температуры и давления не способствуют мощным воздушным течениям.

Читатель, вероятно, уже понял, что в действительности весь этот механизм не работает. Вода на дне океанов не теплая, холодная. И климат вовсе не такой приятный. Что-то мешает... Что? Это что-то -  как раз углекислый газ, про который идет дурная слава парникового газа № 1. Благодаря ему планетарная циркуляция воды носит другой характер.

...Углекислый газ растворяется в воде. Причем очень неплохо. В среднем на нашей планете содержание СО₂ в морской воде в пятьдесят раз выше, чем в воздухе. Но это в среднем. А лучше всего углекислый газ, как и все газы, растворяется в холодной воде. Это значит, что у полюсов океаны жадно «сосут» углекислоту из атмосферы. Газированная вода тяжелее негазированной. Охлажденная к тому же полярными морозами, она опускается на дно. Холодная, насыщенная газом вода накапливается и устремляется к экватору, охлаждая океаны. Именно поэтому океан на больших глубинах везде, даже у экватора, «полярно» холоден!

У экватора холодная вода глубин не может сразу вырваться на поверхность: встречный ток теплых соленых вод все же ослабляет ее напор. Поэтому глубины океанов в нашу эпоху очень медленно перемешиваются. И вообще меридиональная циркуляция затруднена. Так и образуется современный климат Земли, резко контрастный: очень холодный у полюсов, очень теплый у экватора. Так было не всегда, и прежде всего не так было в каменноугольном периоде. Вот все и запутывается. Несмотря на парниковый эффект, углекислый газ может не нагревать, а охлаждать огромные области Земли.

Холод в глубинах океана, в свою очередь, порождает другое планетарное явление, накопление во многих морях и океанах, на континентальных склонах подушек метангидратов, метанового льда. А метановый лед, он -  как мина замедленного действия. Как правило, его основные залежи -  там же, где развит подводный вулканизм, обычный и (или) грязевой. Мы говорили об этом в главах о грязевых вулканах и парниковой катастрофе в эоцене. Бурное таяние донных залежей метанового льда в эоцене (похоже, и в пермотриасе и еще в целом ряде случаев) приводило к метановому вскипанию огромных пространств океана. Метан немедленно окислялся с образованием миллионов тонн углекислого газа. И тут углекислый газ из главного охладителя планеты становился ее нагревателем. Парниковый перегрев от полюса до полюса и вплоть до глубоководных впадин устанавливал иной тип океанической циркуляции.

По мнению Р. Фэйрбриджа, американского палеоклиматолога, два типа циркуляции в океане, о которых выше говорилось, - «углекислый» и «солевой»,- чередуясь и борясь на протяжении геологической истории, определяли климаты эпох. А метангидратовые выбросы (о которых Фэйбридж не знал), возможно, знаменовали переход от «углекислого» к «солевому» типу циркуляции.

Гипотезы, загадки... Пусть не создается у читателя впечатление, что, чем больше бьются геологи и палеонтолог“ над загадками истории Земли, тем меньше они знают. Конечно, это не так. Рост этих отраслей знания необыкновенно велик. Но цель этого накопления знаний не только в однозначном решении прикладных проблем геонаук и вовсе не в окончательном приговоре той или иной гипотезе. Многие гипотезы вымирают, многие загадки всплывают вновь, а фундаментальные проблемы живут долго, меняясь, эволюционируя под действием новых фактов. Происходит углубление мировоззрения, новые мысли рождаются подчас не от решения загадки, а от того, что она осложнилась другой. И это прекрасно. И наш герой пермокарбон всегда будет вызывать жгучий интерес, потому что он был и будет таинственным пермокарбоном.

В поисках родственников

Как только начнешь разбираться в полчищах земноводных стегоцефалов, кишевших на Земле всю первую половину карбона, окажется, что очень трудно выбрать из этих древних влажнокожих -  больших и маленьких, уродливых и не очень -  такого, который мог бы стать сразу предком и нынешних хвостатых амфибий (саламандр, тритонов), безногих червяг, и их бесхвостых прыгающих собратьев -  лягушек и жаб. Еще недавно попытки обнаружить такого воображаемого предка земноводных были. Его называли лиссамфибией. Российский ученый М.А. Шишкин доказал, что лиссамфибии никогда не существовали.

С самого начала ископаемые панцирноголовые по строению позвонков делятся на две большие группы, от одной из них (лепоспондилов -  тонкопозвонковых) можно протянуть ниточку хвостатых и безногих, а от другой (апсидоспондилов -  дугопозвонковых) -  бесхвостых земноводных потомков.

Ну а прочие четвероногие? Рептилии, первые скелеты которых попадаются в слоях возрастом триста тридцать миллионов лет? Они произошли от земноводных, это ясно, но от каких же? Кто ближе современной ящерице - хвостатый, похожий на нее, тритон или бесхвостая лягушка? Говорите прямо и честно, не виляйте!

А вот этого, оказывается, не получится при всем желании.

Вслед за учеными мы должны понять и осознать некоторые удивительные парадоксы родства в мире живого.

Лепоспондилы - земноводные предки тритонов (но не лягушек). Некоторые из них (нектридии) обладали черепом причудливой самолетной формы -  явно для того, чтобы быстро «набрать высоту» в глубоком водоеме

Давняя заветная мечта биологов - построить абсолютную естественную систему всех живых организмов. Эта идеальная система одновременно расставила бы живые существа по полочкам - по порядку, по свойствам и в то же время отразила бы и реальные родственные -  генеалогические -  взаимоотношения организмов. И именно она отвечала бы прямо и просто на прямые и простые вопросы.

Но оказалось, что такая идеальная классификация просто невозможна. Животные «с одной полочки», земноводные, могут быть более дальними между собой родственниками, чем животные из разных классов  -  лягушки и птицы.

Раз уж речь зашла о птицах... Птицы, крокодилы, ну, и скажем, серый варан, большая ящерица пустыни, ее так и называют «крокодил пустыни»,- кто кому родней из этой троицы?

Даже на вид они похожи -  крокодил и варан. А птица, к примеру, воробей, что в его облике общего с крокодилом?

Но они, как мы уже знаем, родственники, причем более близкие, чем крокодил и варан. Между ними - вымершие динозавры, среди которых в юре стали появляться мелкие древолазающие виды, нуждающиеся в теплозащите. Перья, сначала больше похожие на пух, оказалось, можно использовать дополнительно сначала для парашютирования, смягчения ударов при падении, потом для планирования между деревьями, а там...

Если современные рептилии произошли от лабиринтодонтов, древних близких родичей лягушек, а похоже, что это именно так, то, выходит, лягушки нынешним ящерицам, крокодилам и их близким родичам - птицам ближе, чем тритон. Общий кистеперый предок тритона и лягушки жил в девоне, то есть раньше, чем карбоновый лабиринтодонт - общий предок лягушки и... скворца! Но если так, выходит, что птицы, высокоорганизованные существа с горячей кровью, более близкие родственники земноводной лягушке, чем земноводные же тритоны! Чепуха какая-то!

Логика подсказывает: раз начало пресмыкающихся -  в середине каменноугольного периода, значит, общий земноводный предок крокодилов, динозавров (вместе они составляют группу архозавров), птиц, черепах и чешуйчатых современных ящериц (общее имя всех этих животных - завропсиды), а также звероящеров и млекопитающих жил на Земле в середине каменноугольного периода. Ведь мы вроде бы тоже произошли от пресмыкающихся?.. Ответ прозвучит на первый взгляд странно: да, мы произошли от пресмыкающихся. Но «логика» нам подсказывала неправильно: предок завропсид нашим предком не был. Современные пресмыкающиеся и птицы нам, может быть, более дальняя родня, чем более древние в целом земноводные! А общий наш предок - с тем же скворцом, может быть, был... опять-таки кистеперой или двоякодышащей рыбой!

Великий перелом

Не нужно забывать, что палеонтологи обычно имеют дело только с костями, да еще часто с далеко не полным их набором. По костям специалист может угадать, додумать многое. Но далеко не все.

Ускользает и важнейшая грань, великий перелом в истории наших предков - переход к полной независимости от воды как колыбели икринок и личинок. Скелет первого пресмыкающегося мог ни в чем не отличаться от скелета его земноводного ближайшего предка. Но самка этого животного уже не метала икру в воду, а откладывала яйца на суше. Яйца были в плотной оболочке: зародыш оказывался как бы в скафандре, окруженный жидкостью. Мешок, заполненный жидкостью, есть и вокруг развивающегося внутри матери звереныша - зародыша млекопитающего. Мешок называется амнионом. И по этому главному признаку все позвоночные животные делятся на две большие, главные группы: амнионные (амниоты) -  звери и рептилии и безамнионные (анамнии) -  рыбы и амфибии. Этот переход к «амнионности» был в развитии наших предков очень важным, куда важнее даже перехода к млекопитанию, и таким же важным, как появление спинного хребта и кусающей челюсти, о чем еще будет особый разговор.

Итак, панцирноголовые земноводные карбона были очень четко разделены на лепоспондилов - предков нынешних хвостатых и безногих земноводных и апсидоспондилов-лабиринтодонтов -  предков лягушек и многих ящеров, включая современных пресмыкающихся и птиц.

Панцирноголовые еще могли дышать кожей, кожа у них была влажная. Стегоцефалы и на суше были как бы в своей водной стихии, создаваемой ими самими. Но при этом они непрерывно теряли воду -  вода испарялась. И, побыв недолго на суше, стегоцефал стремился скорее окунуться, иначе ему был конец.

Но постепенно некоторые стегоцефалы стали меняться. У появившихся в конце девона лабиринтодонтов, предков лягушек, ящериц, звероящеров и млекопитающих, динозавров и птиц, полость рыбьего брызгальца (этот орган произошел от того жаберного отверстия, которое осталось «без работы», когда одна из жаберных дуг превращалась в челюсть) заполнилась воздухом и стала сначала резонатором, а потом и полостью среднего уха. На месте исчезающей жаберной крышки появилась барабанная перепонка, а одна из косточек бывшей жаберной дуги стала стремечком -  слуховой косточкой, передающей звуковые колебания от барабанной перепонки к внутреннему уху. Это стремечко есть и у человека...

Теперь лабиринтодонты хорошо слышали. Им не нужно было больше прижиматься к Земле, когда хотелось что-то расслышать через почву и кости скелета (так до сих пор иногда слушают тритоны и саламандры - хвостатые потомки древних стегоцефалов, не прошедшие по лабиринтодонтному пути развития).

Лабиринтодонты и некоторые другие стегоцефалы продвигались к новому уровню организации -  рептильности.

И опять-таки трудно указать точно «лягушкоящера» - родоначальника и нынешних пресмыкающихся и млекопитающих. Их было несколько групп, этих «мозаичных», как говорят палеонтологи, чтобы не сказать грубее -  «химерных» существ, причудливо составленных из признаков амфибий и признаков пресмыкающихся. Сейчас довольно хорошо известны три-четыре такие группы лягушкоящеровых «кентавров» -  эмболомеры, сеймуриаморфы, микрозавры... Кто-то из них мог оказаться тупиковой ветвью. Кто-то стал предком нынешних пресмыкающихся и птиц... Кто-то мог дать начало другой ветви пресмыкающихся, которая, пройдя через «звероящеровую стадию», могла достичь уровня млекопитающих... Но кто именно и чьим именно стал предком?

Лягушкоящеры

Некоторые ученые так и выделяют всех (или часть) этих животных - разных и, вероятно, уже не близко родственных друг другу животных, начавших превращаться в рептилий,-  в особый подкласс батрахозавров, то есть лягушкоящеров. Каждый из батрахозавров «шел в рептильность» своим путем: одни новые признаки приобретая, другие нет. Очень может быть, что некоторые лягушкоящеры еще метали икру в воду, а другие уже несли яйца на суше. Во всяком случае, точно установлено, что у некоторых из сеймуриаморфов были дышащие жабрами водоплавающие личинки.

Может быть, первыми настоящими рептилиями можно считать тех четвероногих, которые перестали дышать по-лягушачьи? Если присмотреться к лягушке, может показаться, что она не дышит. Только горлышко как будто ходит вверх-вниз. Скелет лягушки устроен так, что она не может вздохнуть. Она втягивает воздух в большущий по этой причине рот, плотно закрывает его и с силой закачивает этот воздух в легкие, поднимая дно ротовой полости. Если животное уже умеет вздыхать с помощью грудной клетки -  это должно отразиться на его скелете (например, большой рот уже не обязателен).

И вот у некоторых сеймурий и микрозавров заметно удлиняются ребра; они переходят на настоящее «сухопутное дыхание». У сеймуриаморфов и микрозавров начинает меняться позвоночник. Позвонки все больше походят на позвонки первых преемыкающихся, котилозавров. Интересно, что и те и другие идут этим путем параллельно, независимо, их позвонки, возможно, унаследованные от разных кистеперых рыб, даже как бы «сближаются» по типу строения...

ГЛАВА 8

ТАИНСТВЕННЫЙ ДЕВОН

Живое ископаемое

...Ящик вынесли на крышу люка и поставили у моих ног... Хант снял крышку, я увидел слой ваты. Неодолимый страх сковал мои члены, я не мог ни говорить, ни двигаться. Все смотрели на меня, а у меня рука не поднималась поднять вату. Наконец, я сделал знак, чтобы рыбу открыли...

Силы небесные! Он, точно! Характерные бугорки на крупной чешуе, костистая голова, плавники с шипами. Это он!.. Самый настоящий целакант. Я опустился на колени, чтобы лучше видеть, и, гладя рыбу, вдруг ощутил, что на мою руку падают слезы... Четырнадцать лучших лет моей жизни было отдано поискам - и не зря, не зря! Дж. Д.Б. Смит. Старина - четвероног

Считалось, что целаканты, близкие родичи наших кистеперых рыбных предков, вымерли тогда же, когда вымерли ихтиозавры, динозавры и прочие «чудовища мезозоя» -  65-  70 миллионов лет назад.

Говорят, девон стал веком рыб не потому, что какие-то необычайные условия тогда способствовали этому виду жизни. Нет, условия были не самые лучшие: в девоне материки поднимались, реки и озера мелели и высыхали -  было скорее, жарко и сухо. Веком рыб девон стал для палеонтологов, а не для самих рыб: поднималась суша, окаменевали засохшие илы с захороненными в них рыбами... Лишний пример того, что картина, представляющаяся глазу палеонтолога, порой вовсе не отражает действительности в прямом, неискаженном виде.

Девон, век рыб, но и век первых четвероногих. В самом его начале ученые помещают отделение от наиболее продвинутой кистеперой рыбы рипидистии (наверху) первого четвероногого пандерихтии (в середине), которую уже не называют рыбой, хотя, возможно, она еще не вылезала из воды, а лишь из нее высовывалась по временам. Через 16миллионов лет неуклюжая ихтиостега (внизу) уже гуляет по суше, хотя внешне еще напоминает и пандерихтию и рыбу. Но у нее уже лапа (справа), в то время как у рипидистии эвстеноптерона еще пусть и «продвинутый», но плавник (слева)

По хорошо сохранившимся остаткам палеоихтиологи установили, что в девонских морях, озерах и реках рядом с круглоротыми предками - предрыбами обитали основные три группы рыб, настоящих челюстноротых позвоночных животных, зародившихся наверняка раньше, до девона

Это были, во-первых, хрящевые рыбы - акулы и химеры. И те и другие дожили до наших дней. Акулы большей частью - высокоскоростные хищники верхних слоев воды, химеры - глубоководные малоподвижные чудища.

Во-вторых, уже жили на Земле костные рыбы- лучеперые. Их потомки -  все современные костистые и многоперые рыбы. И еще осетровые.

К костным же рыбам относят и третью, самую могущественную группу девонских рыб - мясистолопастных. Общая черта мясистолопастных -  плавники в виде весел, очень похожие на короткие конечности! Еще одна такая общая черта - легкие для дыхания воздухом (у других костных рыб на месте легких плавательный пузырь).

Но уже с самого своего появления в палеонтологической летописи эта группа рыб была неоднородна. Она делилась на кистеперых и двоякодышащих.

Кистеперые, в свою очередь, тоже делились на две подгруппы - целакантов и рипидистий.

Рипидистии не дожили до нашего времени, рано вымерли, но, возможно, именно они успели дать начало всем наземным четвероногим.

Целаканты же жили долго, дотянули до наших дней, но менялись поразительно медленно и ни во что новое не превратились. И никому они не предки. Стоит задуматься, какая из этих двух судеб завиднее...

Рыбы по лугу гуляют

Девон. 360- 410 тысяч тысячелетий назад.

Эпоха заселения суши. Щетки темно-зеленых зарослей из весьма странных, на наш взгляд, растений лентами протянулись по берегам рек и озер. Больше кислорода становилось в воздухе (до этого кислород выделяли только водоросли). У подножия первых деревьев во мхах копошились выползшие еще в силуре на сушу предки нынешних пауков, скорпионов и клещей. Они начали готовить органо-минеральную смесь, почвы для грядущих лесов. А в девоне к ним прибавились новые пешеходы - настоящие насекомые!

«Свет не знал раньше других звуков, кроме свиста и завывания ветра, шума ветвей... падения шишек... волнения рек, шума разыгравшихся морских волн, ударов грома, извержения вулканов или подземного гула, предвестника землетрясений. Но вот ко всему этому прибавляется жужжанье быстро дрожащих крыльев...»

Так писал о появлении насекомых французский биолог Э. Перрье в начале XX века.

В трудном положении находится наука об эволюции, когда обращается к каменной летописи, чтобы поймать начало той или иной эволюционной линии. Начала почему-то не сохранялись...

Хочется, например, ученому узнать, как насекомые получили крылья: самые первые девонские насекомые, попадающиеся палеонтологу, уже крылаты. А хочется найти «недостающее звено», переходную, полукрылатую форму букашек. Но вот ученый обращается к косвенным, эмбриологическим свидетельствам, тщательно изучает анатомию ракообразных предков насекомых и приходит к неожиданному выводу: а ведь зря искал. Крылья развились, видимо, из каких-то древних органов дыхания у животных, еще, может быть, и не расставшихся окончательно с водой. Крылья поначалу были скорее всего и не органами для полета, а чем-то вроде вентиляторов.

Хочется поймать момент «переделки» одной из жаберных дуг предрыб-агнат в хватающую зубастую челюсть первых примитивных хрящевых, но уже настоящих рыб. И опять нет переходного звена - челюсть появляется в палеонтологической летописи как бы внезапно: вполне готовая добротная челюсть. И нет ясности, от какой именно бесчелюстной предрыбы-агнаты следует вести нам свою родословную...

И никакого перехода не находят палеонтологи между древними хрящевыми рыбами-предками и следующей ступенью -  настоящими костными рыбами, обладающими плавательным пузырем (или легкими - какую работу этот орган выполнял раньше, какую позже, это еще вопрос). Опять внезапное появление. «Ниоткуда» - сразу, вполне сформированные и в большом числе разновидностей... И среди них уже вполне развитые древние двоякодышащие и кистеперые, первые позвоночные пешеходы, умеющие дышать атмосферным воздухом.

Разными причинами объясняют те или иные провалы в палеонтологической летописи. О неожиданном появлении костистых наших предков говорят примерно следующее.

...Еще в силуре группа небольших мирных хрящевых рыб (их пищей были мелкие рачки и ракушки) оказалась в тяжелом положении. Слишком много хищников развилось в море на их голову. Случайно эта группа открыла новые богатые, кормные и безопасные места - устья рек. Приходилось только приспосабливаться к пониженной солености речной воды.

Постепенно в погоне за кормом и уходя от хищников, тоже приучавшихся к пресной воде, эти рыбы заходили все выше в реки. Некоторые достигли верховьев горных рек, где течение быстрое. Здесь нужно было быстро и проворно плавать. Здесь понадобился воздушный пузырь -  для маневра, сильные мускулистые плавники с хорошей опорой - костным скелетом. По этой гипотезе, колыбелью костных предков были горные реки. А в горных реках ничего не захороняется - трупы рыб сносятся быстрым течением далеко вниз, по дороге разбиваясь о камни. Отсюда и пропуск в палеонтологической летописи. Лишь в девоне, когда костные рыбы распространились по озерам и дельтам (где хорошо захороняются трупы и скелеты), они как бы внезапно появляются в окаменевших илах.

Может быть, неспроста рыбы вынуждены были приспосабливаться к новым условиям, в девоне было засушливо, рек становилось все меньше и все больше пустынных пересыхающих гнилых озер. Здесь, среди первых костных рыб, сразу пошел совсем другой отбор -  на способность пережидать засуху, на умение дышать в гниющей застойной воде, на способность передвигаться по глинистому топкому илу к оставшимся озерцам.

Именно тогда могли появиться одновременно двоякодышащие и кистеперые рыбы. Современные двоякодышащие именно так и живут, как жили в девоне,- в лужах и пересыхающих реках южноамериканских, африканских и австралийских пустынь.

Некоторые ученые еще недавно считали, что мы, наземные позвоночные, произошли от двоякодышащих. Другие колебались: они предположили, что позвоночные суши происходили два раза. Один раз - из двоякодышащих, а другой -  из кистеперых. Те земноводные, которые произошли от двоякодышащих, дали начало хвостатым земноводным -  тритонам и саламандрам, с которыми у них действительно много общего, особенно в развитии личинок.

От кистеперых, по мнению ученых, произошли бесхвостые -  лягушки, а также пресмыкающиеся, в том числе наши предки.

От разных корней?

Сейчас мало кто считает, что двоякодышащие рыбы могли дать начало земноводным. Двоякодышащие И кистеперые были близкими родственниками и жили, вероятно, в одних и тех же девонских пересыхающих озерах и реках. И они с самого начала поделили кормища. Двоякодышащие стали есть ракушки и траву -  грубый корм. И у них начали исчезать зубы, вернее, они срастаются в специальные пластинки для перетирания твердой пищи (потом похожим образом начнут исчезать зубы у мелких динозавров, превращающихся в птиц). Приспособившись так хорошо к определенной еде, двоякодышащие раз и навсегда закрыли себе путь к дальнейшим эволюционным превращениям. Кистеперые же остались хищниками, сохранили зубы и тем самым оставили для себя выход к совершенно иному существованию.

Значит, предок всех наземных четвероногих -  кистеперая рыба. Но очень многие черты строения самых первых дошедших до нас земноводных говорят все-таки, что они с самого начала делились как будто на основные большие группы, давшие одна хвостатых (например, тритон) и безногих земноводных (например, червяга), другая - бесхвостых лягушек, рептилий (а из них уж и птиц, и млекопитающих). Были и другие группы первых земноводных, не давших никакого потомства, рано вымершие. Как ни странно, и тут, возможно, правы и сторонники неодноразового происхождения больших групп животных, и сторонники «единых корней». Превращалась в земноводных не одна какая-то кистеперая рыба, а одновременно и параллельно сразу несколько родов. По крайней мере у двух групп небольших хищных кистеперых рыб этот эксперимент закончился блестяще. Но сами эти группы кистеперых -  родственники между собой. И все же: как и в голову-то могло такое прийти, чтобы большая группа животных - земноводные -  произошла не от одного эволюционного корня, а из двух? Какой-то один орган - ну, позвонки у офиур и позвоночных, ну, плацента у млекопитающих и некоторых акул - ладно. Но чтобы целый комплекс признаков, целый класс животных дважды? Может такое быть?

Большинство ученых и раньше и в наше время ответили бы на это отрицательно: «Нет! Хотя бы потому, почему не может дважды произойти жизнь на одной и той же планете».

Многие решающие шаги эволюции возможны лишь тогда, когда им не мешает раньше развившаяся и дальше вперед ушедшая жизнь. Именно поэтому современная бактерия не может начать все сначала -  превращаться в многоклеточное и в прочих,- все места, все дорожки впереди уже заняты. Поэтому же не может современная рыба, морской черт или илистый прыгун, ползающие на плавниках, дать побег новых амфибий... А современная кистеперая рыба латимепия - угрюмое существо, доживающее свой век в одиночестве в глубинах океана близ Коморских островов (ее нашли совсем недавно и в остатках океана Тетис между островами Индонезии), - не может снова всплыть к поверхности (там обитают современные рыбы, которые ушли далеко вперед и не потерпят конкуренции). Тем более она не может выползти на берег. Ее тут же слопает неблагодарный потомок.

К тому же между латимерией и рипидистиями - древними кистеперыми, от которых мы, может быть, произошли,-  есть важная разница. У рипидистий были хоаны - что-то вроде ноздрей, позволяющих дышать атмосферным воздухом. Хоанами были снабжены и первые наземные четвероногие.

Все так. И все же вопрос о том, могут ли основные типы животных и растений происходить в эволюции не только линейно, один из другого, а значит, лишь однажды, но и параллельно, несколькими ветвями, не прост. Его нельзя считать полностью решенным. А как на других планетах? Повторит ли там эволюция земную или нет, а если повторит, насколько точно?

Палеонтолог и писатель-фантаст И. Ефремов доказывал в своих научно-фантастических произведениях, что даже люди -  в точности похожие на нас -  не могут не появиться рано или поздно в ходе любой достаточно далеко зашедшей эволюции. Прав ли Ефремов? Или прав академик Колмогоров, утверждавший, что разумная жизнь на других планетах может быть в виде... плесени? Ох и не просто разрешить этот старый спор биологии!

И чтобы ясно стало, что в вопросе о выходе наших предков на сушу еще есть что открывать, -  маленькая каверза, путающая карты поколений ученых. Недавно молекулярные биологи решили проверить родство разных позвоночных животных по одному-единственному, но весьма важному признаку. Этот признак -  устройство одной маленькой кольцевой молекулы ДНК, которая сидит не в ядрах клеток, как ДНК наших хромосом, а в митохондриях. Она почти ни на что не влияет, эта ДНК. Это не ее гены управляют формированием фамильных и индивидуальных черт организма. Она отвечает лишь за некоторые скрытые от глаз энергетические процессы внутри клеток. Но она может быть очень важной и точной меткой. Она мало меняется с поколениями, ибо передается не с помощью полового размножения и перетасовки генов, а копируется напрямую, и целиком передается потомку, чаще по женской линии. (В главе о кайнозое я рассказывал о поисках с помощью митохондриальной ДНК праматери нашей Евы.) По характерным чертам этой ДНК можно вычислять степень родства разных, даже далеко разошедшихся на тропинках эволюции, видов животных. Вот эта-то ДНК и преподнесла сюрприз: оказалось, что митохондриальная ДНК лягушки все-таки значительно ближе к ДНК двоякодышащих рыб, чем к ДНК целаканта. Возможно, окончательной разгадки мы так и не дождемся - тайну происхождения наземных четвероногих унесла с собой вымершая рипидистия...

«Человек-  свидетель потопа»

Так в 1726 году назвал найденный в древних отложениях скелет немецкий врач Шейхцер. Это была научная сенсация. Скелет, правда, во многом отличался от скелета человека, но Шейхцер очень остроумно доказал, что все эти отличия - от разрушающего действия времени, от давления и сдвига пластов, деформирующего кости.

Целых сто лет ученый мир думал, что Шейхцер нашел человека, погибшего во время библейского потопа. Но в 1825 году знаменитый французский палеонтолог Кювье усомнился и решил проверить давнюю научную сенсацию. Даже беглого осмотра для Кювье было достаточно: «человек» оказался гигантской саламандрой, земноводным, не очень древним (эоценовым, ему было по нынешним понятиям около 50 миллионов лет), но все же гораздо более древним, чем человек.

«Человек» Шейхцера жил все-таки сравнительно недавно, в третичную эпоху, когда на Земле уже господствовали млекопитающие. Со времен Шейхцера ученые многократно находили кости и следы четвероногих во все более древних слоях. Когда же жили на суше прямые предки, первые четвероногие?

В 1896 году американский палеонтолог Марш нашел в девонских отложениях Северной Америки каменную плиту с отпечатком когтистой мясистой лапы.

Немаленькой лапы - отпечаток около 10 сантиметров длиной. В той же плите Марш увидел маленькие ямки - следы от капель девонского дождя. Так и представляешь себе мрачноватое и туповатое первое четвероногое, которое вылезло из воды во время дождя и протащилось несколько шагов по размокшей глинистой поверхности. И получилось так, что больше эта глинистая поверхность никогда уже не размокла, а, наоборот, высохла, окаменела, навсегда сохранив на себе живую запись давно минувших эпох...

Довольно долго ученые сомневались в находке Марша. Бывают такие подделки природы... Но в 1931 году на восточном берегу Гренландии в позднедевонских отложениях нашли семь странных черепов, похожих разом и на черепа кистеперых рыб и на черепа земноводных. Первые ископаемые четвероногие получили название «ихтиостеги» (буквальный перевод -  рыбопанцирные -  показывает, что эти первые пешеходы сохранили в себе много черт древних примитивных рыб с массивным костным черепом). А потом следы первых четвероногих нашли в Австралии.

И опять-таки нет полной уверенности, что хоть одно из этих созданий было нашим предком. Некоторые ученые считают, что ихтиостеги так далеко зашли в приспособлении к своему образу жизни, то есть были специализированы, что не могли уже «переучиваться», а это необходимо, чтобы двинуться дальше, к пресмыкающимся и млекопитающим. И все же портрет ихтиостег наверняка не очень сильно отличается от портрета неизвестного пока нашего девонского четвероногого предка. Может быть, первые земноводные -  ихтиостеги, гесперогерпетоны, крассигиринусы, которых немало уже открыли палеонтологи и в родственных отношениях между которыми разобраться трудно,- были по своей организации неизбежным этапом, необходимой стадией развития, через которую прошли сразу несколько разных кистеперых рыб, развивающихся в направлении все большей независимости от воды.

Все эти примитивные четвероногие пятипалые существа были еще «полурыбами». Многие их признаки были рыбьими, у каждого разные. То рыбий хвост с плавником, то рыбные косточки в черепе, то рыбья боковая линия - орган «осязания на расстоянии» в воде... Такие (но не обязательно те, которые здесь перечислены) разные полурыбы-полуамфибии и были зачатками разных линийчетвероногих.

То, что они отличались друг от друга все больше, неудивительно. Удивительно другое: несмотря на очень дальнее родство, они независимо, параллельно приобрели такие важные признаки наземных животных, как обособление головы от туловища, появление шеи, особого подвижного затылочного сочленения. Одна из костей черепа кистеперой рыбы независимо у разных «рыбоамфибий» превращается в слуховую косточку: появляется «сухопутное ухо». Даже такой признак, как пятипалая конечность, по мнению современных палеонтологов, могла появиться независимо у предков тритонов и лягушек. Это уж поистине чудо: кисть и стопа всех наземных четвероногих построена поистине по единому плану... Впрочем, кое-какие различия в деталях все-таки есть.

ГЛАВА 9

ВЗЛЕТ ПОЗВОНОЧНЫХ

Удивительные создания эти сальпы - они напоминают маленькие полиэтиленовые мешочки (не больше наперстка); через прозрачные их тела мы могли разглядеть крошечные темно-коричневые внутренности. Сальпы находились в непрерывном движении, некоторые надувались как шар, а затем вновь уменьшались до размеров наперстка. Так обычно играет ребенок с воздушными шариками. Другие, как веселые акробаты-акробаты-эксцентрикивыделнвалн немыслимые антраша или вдруг становились похожими на бабочек, особенно хорошо различимых на черном фоне океана.

Мы часами не отходили от иллюминаторов, наблюдая за этими созданиями, стараясь разгадать, что означают их движения, пытаясь предугадать, что произойдет в следующий момент. На сальпу не действует сила тяжести, и потому она свободнее, чем птица в небе, легче, чем песчинка, поднятая порывом ветра и в конце концов падающая на землю. Свободную сальпу, наверное, можно сравнить с каплей в облаке. И все же она живая. Сальпы существуют уже миллионы лет, и, может быть, они и есть наши отдаленные, очень отдаленные предки. Ж. Пиккар

Привычно и не вызывает возражения: мы все произошли от первичных, очень примитивных форм жизни. Но осознание конкретных переходов вызывает изумление и даже некоторое недоверие до сих пор. Если трудно было привыкнуть к мысли о переходе от древолазающих четвероруких к нам, людям, то до чего же непостижим переход к первым, пусть незатейливым рыбам, позвоночным, морским животным от... киселеобразных аморфных бесскелетных существ. И все же такой переход был. И совершался он сотни миллионов лет: с позднего докембрийского времени, на протяжении всего кембрия и, возможно, еще и ордовика.

Для того чтобы понять, как это происходило, нам нужно познакомиться со странными морскими существами, с необычным способом размножения и еще... И еще нам нужно вернуться на русский бриг «Рюрик», оставленный нами несколько глав назад у тихоокеанских атоллов.

Дело в том, что с экспедицией на «Рюрике», с именем поэта и натуралиста А. Шамиссо связано еще одно замечательное исследование, имеющее прямое отношение к теме этой главы.

Шамиссо, Эшшольц и сальпы

«Рюрик» был очень маленький бриг, на нем было всего двадцать матросов. Но «Рюрик» был исключительно крепкий, а главное, удачливый бриг: почти трехлетнее кругосветное плавание ему оказалось нипочем, мало кто болел, что объяснялось в значительной мере неусыпными попечениями доктора Эшшольца Ивана Ивановича, двадцатидвухлетнего профессора из Дерптского (Тартуского) университета. Эшшольц был врачом экспедиции, но еще он был замечательным натуралистом-зоологом, в частности энтомологом. Немалую роль в быстро возникшей и укрепившейся дружбе Ивана Ивановича и Адальберта Логиновича (как все теперь звали Шамиссо) сыграло то обстоятельство, что им выпал жребий два с половиной года качаться в подвесных койках в одной каюте. И -  общность научных интересов. Открытие, и немаловажное, ожидало натуралистов еще в начале путешествия, в Атлантике, 16 октября 1815 года.

Еще 13 октября наступил мертвый штиль. Пекло солнце, тропический океан сиял, и в полдень подобно своему герою Шлемилю Шамиссо убеждался в том, что лишился тени: то немногое, что от нее оставалось, лежало у его ног крошечным, не стоящим внимания лоскутком.

Штиль - золотое время для наблюдений. И господа ученые занялись ими. Море вокруг кишело живностью. Были среди нее и сальпы. Ученым эти животные были известны. Их считали в те времена моллюсками, только без голов и раковин. Сальпа, похожая на маленький прозрачный прямоточно-реактивный двигатель или крошечный бочонок (некоторых так и зовут -  бочоночники), не существует в одиночестве. С помощью специальных выростов она сцепляется с другой такой же сальпой, та с третьей и т.д. И вот уже несколько десятков животных, сцепившись наподобие пулеметной ленты, в такт втягивают и выталкивают воду, лента движется, извиваясь, похожая издали на прозрачную, переливающуюся радужно змею. Иногда рядом с такими «змеями» находили одиночных сальп, но совсем другого вида, явно «неколониальных»! Полчища таких «змей» и одиночных сальп другого вида окружили «Рюрик» 16 октября 1815 года.

«По пути от Плимута до Тенерифа, -  пишет историограф науки в конце прошлого века,- Шамиссо сделал во время штиля поразительное наблюдение, что отдельные сальпы, которые никогда частью цепи не являются, всегда содержат в себе зародышей, копирующих сальп из цепи. И наоборот, в сальпах -  членах цепи содержались зародыши, чьи формы соответствовали отдельным сальпам.

Принадлежащие к цепи животные, которые плодили одиночных сальп, оказались гермафродитами; отдельные же сальпы, напротив того, бесполы, и колониальные сальпы зарождаются в них без оплодотворения путем почкования. Так обмениваются между собой два сообщества животных, которые размножаются одни - половым путем, другие -  неполовым, с помощью почкования, и которые различаются между собой и многими другими признаками. Шамиссо образно обрисовал это: сальпа подобна не своей матери и своей дочери, а своей бабушке и своей внучке».

А. Шамиссо опубликовал статью “Сальпа» на латинском языке скоро по возвращении из путешествия. Во всех без исключения русских и советских и почти во всех зарубежных научных и популярных изданиях открытие «чередования поколений» приписывается А. Шамиссо, и только ему. И везде воздается справедливая хвала его прозорливости и проницательности: четверть века после плавания «Рюрика» биологи только и делали, что высмеивали фантазии «поэта в науке». Выдающийся зоолог Ф. Мейен во время своего кругосветного путешествия 1830- 1832 годов истребил тысячи сальп, проверяя, есть ли внутри них зародыши особей другого типа, и был столь несчастлив, что ни разу за три года ничего такого не наблюдал. Ф. Мейен решительно «опроверг» А. Шамиссо...

Но сначала несколько слов о том, что же в сущности было открыто и почему это было столь важно, что великий Кювье, родоначальник палеонтологии, выслушав в 1818 году в Лондоне рассказ Шамиссо о чередовании поколений, потребовал немедленно опубликовать его, а бездна прочих биологов встретила статью с каким-то ожесточенным недоверием?

Великий Карл Линней положил начало порядку в биологической науке, распределив всех животных и все растения по разрядам. Система Линнея, объединяющая и разделяющая животных в зависимости от степени сходства в строении по видам, родам, типам и так далее, положила начало представлению о мере родства всего живого мира. А где родство, там неизбежно должен возникнуть вопрос об общих предках, об эволюционной иерархии, о том, к чему пришел Ч. Дарвин и о чем догадывались многие биологи и до Дарвина, -  о постепенном происхождении видов путем эволюционных изменений.

В системе Карла Линнея одиночные, самостоятельные сальпы отнесены к типу моллюсков, с которыми у них действительно есть много общего, а колониальные сальпы -  к типу зоофитов. Зоофит в переводе -  «животнорастение». В эту группу когда-то сваливали все, что казалось примитивно близким к растениям, например актинии, губки. Открытие чередования поколений ставило под удар,под сомнение всю систему Линнея. И недаром. Позже, в середине XIX века, это явление обнаружили у гидроидных животных. Оказалось, что маленькие полипы, растущие от одного основания и долго почитаемые за растения, размножающиеся почкованием, и маленькие юркие медузки, плавающие в изобилии по соседству с этими полипами и способные к половому размножению,- это «одно и то же лицо». Для биологов эти открытия были примерно так же удивительны, как если бы вдруг обнаружилось, что все страусы -  это дети обезьян, а обезьяны в свою очередь выводятся из страусовых яиц. Для интуитивно созревающих в умах эволюционистских воззрений это было большим, с одной стороны, потрясением, а с другой -  толчком. Сама идея незыблемости видов летела в тартарары, если дети могли совершенно не походить на родителей.

Вот почему открытию явления чередования поколений было с самого начала придано принципиальное значение. Правда, то, что это открытие связано пока лишь с именем Шамиссо, кажется большой несправедливостью. Шамиссо и Эшшольц работали вместе, и открытие это их общее.

Вот цитаты из статьи Шамиссо «Сальпа», написанной по-латыни: «Этот род был первым, который нам попался и у которого мы с дорогим моим другом Эшшольцем впервые исследовали размножение». «Здесь мы занимались -  и особенно (!) Эшшольц - сальпами».

Все было ясно, но не хватало одного - свидетельства самого Эшшольца. Найти его оказалось нетрудно, стоило только поискать. В трехтомном отчете об экспедиции на «Рюрике» роли распределены четко. О. Коцебу рассказал о самом плавании. О научной части экспедиции рассказал Шамиссо, и в его тексте нет ни слова о сальпах! А в самом конце третьего тома есть безымянные, неподписанные «Дополнения». Неподписанные, а потому не обозначенные ни в какой библиографии. Однако многое (например, выражение: «мы с моим другом А. Шамиссо») ясно говорит: это писал И. Эшшольц. И первое же из безымянных дополнений - о сальпах!

Вот оно (обратите внимание, как распределяются в тексте местоимения «мы» и «я»).

«16 октября усмотрели мы два рода Salpae; один из них был Salpa maxima L., другой составлял странный, из двух по наружности различных двухснастных состоящий род, над которым я был столь счастлив, что мог наблюдать взаимное их размножение».

Все стало на свои места? Или новая, на сей раз неразрешимая загадка? Такое впечатление, что Иван Иванович, do всем остальном дружелюбно употребляющий «мы», как только речь касается сальп, переходит на решительное «я».

В чем дело? И почему оба выдающихся биолога, рассказав каждый по-своему об открытии (у них и термины разные: «чередованию поколений» Шамиссо соответствует «взаимное размножение» Эшшольца), больше никогда, до самой смерти, о нем не упоминали? Только ли в том дело, что, столкнувшись с оскорбительным недоверием коллег, решили оба промолчать? Или может быть, высоко ценя и любя друг друга, почувствовали ученые, что по-разному расценивают свою роль в открытии, и по молчаливому уговору не поднимали больше этого вопроса? История, мол, рассудит. И она рассудила. Пока явно неправильно.

Вред от этого молчания был несомненный. Шамиссо и Эшшольц так и не вступались почти за свое открытие, не отвечали на критику. Признание пришло только после смерти обоих. Пришло к одному Шамиссо, уже при жизни признанному большим поэтом. Эшшольцу повезло меньше. Тем не менее для своего времени он был знаменитым зоологом. Со своим соседом по тесной каюте на «Рюрике» он поддерживал самые дружеские отношения. В 1829 году, незадолго перед смертью, он навестил А. Шамиссо в Берлине, где тот помог ему опубликовать большую и очень важную работу о медузах.

Эта работа и принесла известность Эшшольцу в кругу зоологов. В ней он описал открытый им тип морских животных, который он назвал гребневиками. Другой открытый им тип животных -  кишечнодышащих, или полухордовых, -  привлекает сейчас пристальное внимание ученых: этому типу, видимо, пришлось сыграть выдающуюся роль в эволюции живого. Но об этом дальше. Пока лишь подчеркну, что интерес Эшшольца к морским «низшей организации» животным был не случайным, как у Шамиссо, а постоянным.

Мысль его и после экспедиции продолжала обращаться к странным созданиям морских глубин, разным, но в чем-то похожим. Гребневики, сальпы, кишечнодышащие (полухордовые). Для современного биолога этот перечень связан с волнующей и важнейшей для палеонтологии и эволюционной теории проблемой происхождения хордовых животных, к которым принадлежат все позвоночные, в том числе и мы с вами.

Был ли Эшшольц эволюционистом? Это осталось неизвестным. Но в Дерптском университете, где профессорствовал молодой биолог, додарвиновские эволюционистские настроения были: коллега Эшшольца Ратке, например, выделялся яркой приверженностью к идее развития, превращения видов, в до-дарвиновской, конечно, интерпретации. Можно ли считать чистой случайностью, что все группы животных, составляющие переходные звенья между миром кишечнополостных животных (к ним относятся, например, кораллы, актинии) и миром хордовых, обнаружены и описаны одним человеком -  Иваном Ивановичем Эшшольцем? И что явление чередования поколений, без которого природа не смогла бы совершить столь смелого перехода, тоже связано с его именем?

Здесь нам пора опять оставить «Рюрик» и XIX век: впереди новое путешествие в глубь геологических времен. Шамиссо и Эшшолъц не дошли до полюса. «Рюрик» повернул из Берингова пролива, не открыв северо-восточного прохода; это сделал в конце века Норденшельд. Но благодаря ярким талантливым ученым экспедиция на «Рюрике» навсегда осталась в истории науки. И, между прочим, литературы. Это заслуга Шамиссо. Глазами поэта и ученого смотрел Шамиссо на мир. А выигрывали от этого и наука, и поэзия...

Из Берингова пролива, лето 1816 года

Мой дух далек от этих хладных мест -

Там песни юных лет моих звенят,

Восторг и боль рождая.

И не счесть

Младых сердец, поверивших в меня.

Но стихни, сердце, и неси свой крест,

Судьбы в законах жизни не виня.

Все позади.

Стихает голос мой,

Рубеж все ближе виден роковой.

Ограблен жизнью я, и смертью я обобран:

Уходит друг, другой лежит в земле,

И никнет голова, и мысль стремится к добрым

Моим друзьям, и я бреду им вслед,

И цель моя, как и у них, -  за гробом...

Но по пути я обойду весь свет,

Где не зерно -  плевелы на корню.

Я рвал цветы, но сено лишь храню.

Я делал это прежде -  и сегодня.

Я рву цветы, но сено лишь храню. -

Ботаник он, он сушит хлам негодный -

Так судят обо мне в любом краю.

И как назвать извечную погоню З

а чахлой травкою?

Как бабочка к огню,

К закату путь стремит дитя Адама,

Ни вправо и ни влево - только прямо.

Здесь, где туман клубится над водой,

К промерзшим скалам обращаю зов -

Безжизненны громады, лишь прибой

Ревет в ответ. Бездушен этот рев.

Я ж знаю боль и слова дар живой,

И каждый слог мой -  плоть моя и кровь.

Эволюция путает следы

Большинство современных типов животных появилось в палеонтологической летописи внезапно - и сразу во множестве твердых остатков. Все, что было в эпоху доскелетной, «мягкотелой», эволюции, в докембрии, по сей день в основном область не палеонтологических исследований, а сравнительнобиологических, эмбриологических догадок и гипотез. Ясно, что в конце эры докембрийской бесскелетной эволюции в водах Земли господствовали кишечнополостные животные. Подобно растениям жили зарослями и почковались мягкие предки коралловых, сцифоидных и гидроидных полипов. Жили в тесноте и в обиде: потомство сидячих животных поселялось рядом и сразу становилось конкурентом родителей. Тут-то природа и изобрела впервые второе поколение - подвижных половых существ медуз. Кишечнополостные сразу стали властителями морей: ведь свободноплавающее поколение медуз насаждало полипов во всех уголках, недоступных им прежде.

Но и полип не рождается готовым из тела медузы, и он проходит стадии превращений. Из выброшенного медузой яйца развивается личинка -  планула. Перед планулой стоит непростая задача: найти место, чтобы закрепиться, превратиться в полипа и дать начало новой колонии. Планула плывет, шевеля ресничками, и ищет...

Планула одного из полипов докембрийского моря претерпела странное превращение. То ли дно в местах ее обитания опустилось слишком низко, то ли ее теснили планулы более расторопных медуз, только эта планула научилась переживать плохие времена, питаясь и размножаясь самостоятельно, без превращения в полипа. Способ размножения, половой, она унаследовала от прародительницы медузы. Постепенно планула привыкла размножаться только таким, личиночным, способом; она как бы «забыла», что она всего лишь личинка, «возомнила себя» совершенно взрослым животным, а «возомнив», таковым и стала. (Все это, конечно, не имеет никакого отношения к сознанию.) Появился совершенно новый тип животных - описанные и названные Эшшольцем гребневики.

Размножение в личиночной стадии, уже знакомая нам неотения, - нередкое явление в природе; биологи приписывают ему важную роль в эволюции. Видимо, многие виды и роды животных, появляющиеся в палеонтологической летописи внезапно и вроде бы ниоткуда, ведут свой род от личинок каких-то других животных, иногда невозможно установить от каких.

По всем своим статьям гребневики -  еще в мире животных, объединяемых ныне учеными в разряд первичноротых. Но в ходе своего развития эти животные проявляют признаки следующего, высшего разряда животных -  вторичноротых. Личинка вторичноротого животного (например, морской звезды) обязательно претерпевает важную метаморфозу: ее рот прорывается «сзади». И эта задняя часть становится передом. Эти эмбрионально-анатомические подробности были бы несущественны, если бы не одно обстоятельство: вместе с иглокожими (морскими звездами) в разряд вторичноротых входят хордовые животные. И это неслучайное совпадение. Видимо, без вторичного рта невозможно было образование хорды. Эмбриологи, изучающие ход утробного развития позвоночных, видят, что спинная струна отщепляется от уже сформировавшегося пищевода зародыша. А пищевод тянется уже от вторичного рта. Видимо, в таком порядке все и шло в эволюции, ибо одно из осносных правил дарвинизма -  правиле рекапитуляции - гласит, что развитие зародыша в целом повторяет основные этапы эволюции животного в прошлом. (Правда, иногда, при неотении, бывает как раз наоборот.)

Гребневику, стало быть, предстояло стать мостиком от кишечнополостных к хордовым, но сначала на этом пути должно было снова, во второй раз, появиться животное, обладающее сменой поколений. Похоже, что это и были какие-то древние родственники нынешних оболочников -  бочоноч-ников и сальп. Личинки некоторых оболочников, явно более сложно устроенные, чем взрослые животные, похожи на головастиков, но у них есть хвост и зачатки хорды. Не исключено, что в этом пункте эволюция снова прибегла к неотении: хорда оказалась очень перспективным приспособлением. И вот зачаток хорды уже закрепляется у взрослых представителей еще одного типа животных, описанного Эшшольцем, -  полухордовых, или кишечнодышащих. Предки нынешних полухордовых, полностью вымершие граптолиты, царили в кембрийском море полмиллиарда лет назад.

И вот первое откровенно хордовое, хотя и безголовое, животное -  наш современник ланцетник. Его почти безусловно можно считать нашим предком. (Его и нашли, почти такого же, в кембрийских слоях, которым 550 млн лет.) И в то же время многие черты его развития поразительно напоминают цикл жизненных превращений тех самых сальп, оболочников, наблюдения над которыми проводили Эшшольц и Шамиссо...

Еще не рыбы

«Когда мы смотрим на миногу, то как бы через мглу видим древних позвоночных, которые жили почти полмиллиарда лет назад».

Так писал один зарубежный биолог в своей книге о происхождении позвоночных животных.

Жареные миноги иногда продаются в рыбных магазинах. Может быть, поэтому их так и считают многие рыбами, только какими-то странными.

«Это можно есть?» -  с удивлением спросила меня одна старушка, увидев, что я беру целый килограмм.

Миноги вкусные. Но они не рыбы. И на прочих позвоночных они не похожи: позвоночника, позвонков у них нет. Еще нет! Но в каком месте длинного змеевидного тела ни разрежешь миногу, увидишь на срезе светлую точку. Это спинная хрящеватая струна -  хорда, предшественник позвоночника. Миноги -  «живые ископаемые», родичи допозвоночных хордовых наших предков. Личинка миноги -  пескоройка, внешне поразительно не похожая на взрослое животное и образом жизни, и строением тела, зато и тем и другим она очень напоминает ланцетника-амфиокса.

Систематики называют миксин, миног -  единственных сохранившихся на Земле представителей своего класса, а также всю их вымершую когда-то многочисленную родню -  агнатами, что значит в переводе с латыни «бесчелюстные». Среди агнат где-то в ордовике (480 миллионов лет назад) нужно искать то звено наших предков, от которых в девоне пошли рыбы и которые сами произошли от первых кембрийских хордовых, вроде ланцетника.

Миноги -  страшно древние животные, но уцелели, не вымерли потому, что приспособились к несамостоятельному, паразитическому существованию. Подобно пиявкам присасываются они к своим потомкам, настоящим рыбам. Миксины - тоже паразиты, но и санитары морских глубин. Когда сверху на дно падает туша мертвого кита, они кишат среди костей огромного скелета, выгрызая языком-буравчиком остатки плоти.

Да, у агнат, как и у ланцетника, еще не было челюстей, умеющих хватать и жевать. Но у самых древних из них были зубы -  первые предвестники будущего костного скелета позвоночных. С этих-то зубов и началась «письменная», то есть занесенная в палеонтологическую летопись древних окаменелостей история наших предков. Эти зубы попались на глаза в 1889 году геологу Рогону в древнем раннеордовикском песчанике Прибалтики. Изучая эти зубы, ученые пришли к странному на первый взгляд, а в самом деле единственно правильному мнению. Эти зубы не выпали изо рта их владельца -  палеодуса. Зубов во рту бесчелюстных быть и не могло.

Зубами была покрыта... кожа животного! Беззубый палеодус обладал «зубастой внешностью». Для чего это было ему нужно? Ученые предполагают - для защиты, примерно как иглы ежа нужны ему, чтобы сделаться неуязвимым. Кто же преследовал в воде нашего ордовикского прапрадедушку? Нашлись в тех же окаменевших пластах и они -  первые враги нашего рода позвоночных. Это были морские родичи и предки нынешних сухопутных скорпионов -  ракоскорпионы.

Но, как мы знаем, сказать, для чего служило то или иное приспособление, вовсе не означает, что мы нашли причину, почему оно появилось. Может быть, для бесскелетных наших предков - палеонтологических невидимок - именно в ордовике с запозданием наступила та эпоха «раздачи скелетов», которая для всех остальных животных, владельцев скелетов, наступила на несколько десятков миллионов лет раньше, в начале кембрия. Какая-нибудь очередная химическая революция в океане привела к кристаллизации малорастворимых веществ прямо на поверхности тела предрыбы-агнаты, и ей волей-неволей пришлось сделать «хорошую мину при плохой игре» -  превратить неприятность в эволюционное приспособление. Так в истории живого вопрос «почему?» превращается в вопрос «для чего?».

 В броню^{_{Закованные}}

Агнаты развивались, становились все более похожими на своих потомков -  рыб. И на этом пути они должны были пройти через очень важное превращение. В силуре -  следующей за ордовиком эпохе -  кожные зубы многих агнат начинают становиться плоскими у основания, разрастаются и срастаются...

И вот уже плавают по силурийским морям странные животные, спереди наполовину, подобно ракам, закованные в сплошной панцирь, похожие на тяжело вооруженных рыцарей средних веков.

Эпоха тяжелых панцирей растянулась на весь силур, захватила и девон, следующую за силуром эпоху. Панцирем были вооружены и первые настоящие, челюстноротые рыбы.

Такая была странная мода в палеозойском море и пресных водах материков.

И может быть, если бы не эта мода, не сделать бы позвоночным потомкам агнат таких гигантских шагав в развитии, не взлететь им в небо трижды в виде летающих ящеров, птиц и летучих мышей, не завоевать им сушу и еще раз окончательно океан...

У агнат скелет был внешним - как у раков, моллюсков, насекомых. Но и внутри намечались уже хрящеватые зачатки костей будущего скелета. Мягкотелая, целиком съедобная минога, эта живая колбаса, имеет что-то вроде хрящеватого черепа и хрящевого же скелета жабр. И вот - панцирь. Для чего?

«Панцирь - это панцирь,- говорили и говорят по сей день большинство зарубежных и российских палеонтологов -  специалистов по агнатам. -  Защита. Броня. От кого защита? От тех же ракоскорпионов. Видно, одних кожных зубов мало было для спасения от хищников». Может быть... Но странная это защита: голова в броне, а хвост-то голый, в чешуе только, откусить его хищнику ничего не стоило.

Аналогия с эволюцией авиации позволила объяснить, зачем понадобился панцирь предрыбам агнатам и первым рыбам

«Не панцирь, а скафандр!» -  говорили некоторые ученые.

Крупнейшим российским ихтиологом (специалистом по рыбам) был академик Л.С. Берг. Он считал, что агнаты впервые появились в пресной воде, в озерах. Постепенно им там стало тесно, а может быть, в силуре была какая-то грандиозная всепланетная засуха - озера повысыхали. В общем, в море стали агнаты переходить, а такая перемена - тяжелое испытание и для современных рыб.

Агнаты приспособились - срастили над большей частью тела кожные зубы в сплошной скафандр, который защищал тело от вторжения солей. Лишь постепенно агнаты выработали в себе внутреннюю систему влагообмена -  такую, чтоб соль из моря не проникала внутрь тела. Ну, а тогда и нужда в панцирях отпала.

Были и другие объяснения «моды на панцири». Но в науке об эволюции самую большую ценность имеют те гипотезы и теории, которые не только объясняют, как получилось то или иное приспособление, но и позволяют понять всю дальнейшую «карьеру» потомков существ, почему-то пристрастных к этому приспособлению.

А потому, может быть, лучшим объяснением моды на панцири можно считать гипотезу известного российского палеонтолога В.Н. Яковлева.

На первый взгляд панцирь мешал предрыбам плавать - тяжелый, негибкий. А Яковлев доказал, что это не так.

Наоборот! Панцирь был нужен, чтобы агнаты, которые были тяжелее воды, могли оторваться со дна, «воспарить» в толще воды. Кожнозубые ордовикские агнаты, судя по всему, рылись в дне, как ланцетник, и не могли надолго «взлетать» к поверхности. А панцирные их потомки -  «взлетели»!

Панцирь играл ту же роль, что в истории авиации несущая плоскость, крыло! И правда, если присмотреться повнимательней к панцирным агнатам и особенно если рядом нарисовать в таком же повороте разные самолеты из истории авиации, сходство будет поразительным. Костяной чехол на передней части рыбы сплющен, его «углы» с боков вытянуты в стороны, как крылья. Да это и впрямь крылья! Короче, конечно, чем у самолетов, по ведь и вода куда более плотная опора, чем воздух!

В советские времена были такие замечательные радиопередачи писателя Майлена Константиновского - КОАПП. Под председательством Кашалота разные звери проводили свои заседания, выясняя, какие у них есть замечательные природные приспособления и как Человек этими изобретениями пользуется в своей науке и технике. В радиопередаче все можно - и зря глубокоуважаемый Кашалот не вызвал на очередное заседание давно вымерших панцирных агнат, которые когда-то в силуре и девоне шли тем же путем, что и авиация в XX столетии.

Есть в авиации такой термин «удлинение крыла». Это отношение размаха крыльев к их площади. Чем больше это отношение, тем на меньшей скорости может оторваться от Земли самолет. У современной акулы, которую так и хочется назвать морским «истребителем-перехватчиком», это отношение равно 0,3- У панцирных предков-агнат, похожих на неуклюжие самолеты Первой мировой войны, удлинение крыла вчетверо больше. И у самолетов соответствующих марок примерно такое же соотношение.

Наши панцирные предки и самолеты начинали с одного и того же. Нужно оторваться от дна, а мощности «двигателя» -  мышц не хватало. Моторы были когда-то слишком тяжелы при тех «лошадиных силах», которые были нужны для подъема в воздух. (Самолет Можайского именно из-за этого не взлетел, хотя его модель летала.) И мышцы в силуре были очень недавним, а значит, несовершенным изобретением. Значит, и там и там - низкая скорость. Низкая скорость - не нужно обтекаемых, «зализанных» форм. И первые самолеты, и панцирные агнаты поэтому очень неуклюжих очертаний.

Глаза панцирной предрыбы смотрят вверх. Это значит, она лежала на дне и выжидала добычу наверху. «Взлетев», поймав что-то вечно открытым, еще не закрывающимся ртом, она снова ложилась на дно-аэродром. Для «взлета» и «посадки» ей нужна была небольшая площадка, но, попав в водоросли и перевернувшись случайно на спину, она оказывалась абсолютно беспомощной и погибала. Надо сказать, самолеты и сейчас еще не вышли из этой несовершенной стадии развития: а ну-ка представьте себе самолет, перевернутый «на спину» или попавший в частокол аэростатов на тросах...

Вот типичный портрет панцирной агнаты. Выпуклая, про висающая нижняя, брюшная сторона тела, более плоская верхняя, спинная. Лопасти хвоста -  неравные. Нижняя лопасть - большая! Как бы акулий или современный самолетный, но с обратным знаком. Центр тяжести - впереди. Специалист по авиации про тело такого профиля скажет: идеально устойчивый, но примитивный летательный аппарат... Без всякого двигателя и без летчика планер такого профиля полетит сам вперед и вниз и совершит плавную посадку... При самом слабом подталкивании двигателем тело такого профиля быстро наберет высоту - у него высокий «угол атаки».

У первых панцирных агнат не было плавников -  «горизонтальных рулей». Они, как самые примитивные самолеты, «взлетали» или «приземлялись», только изменяя скорость. «Рыба» не могла устремиться, спикировать вниз, она могла только лечь на брюхо, перестав шевелить движителем-хвостом.

Девон, век рыб, еще не наступил. Может быть, именно в ордовике одна из групп бесчелюстных - агнат - претерпела удивительные превращения...

Превращения эти «вычислены» в 1916 году выдающимся русским биологом А.Н. Северцовым по материалам сравнения ныне живущих агнат -  миног с обычными челюстноротыми рыбами и подтверждены шведским палеонтологом Эриком Стенше в 1927-м и американским палеонтологом А.Ш. Ромером в 1945 году. У самых древних агнат, еще очень, видимо, похожих образом жизни и строением тела на ланцетника, было 17 жаберных отверстий и хрящевых жаберных дуг. У всех агнат число этих отверстий и дуг с ходом эволюции медленно уменьшалось. У миног их осталось пятнадцать, а у открытых Стенше «костноголовых» раннедевонских агнат- всего 10- 11.

А.Н. Северцов, исследуя развитие личинок обычных челюстноротых рыб, «вычислил», что и у их предков было 17 жаберных дуг и щелей. Знакомое число: столько жаберных щелей и по сей день у ланцетника! Это значит, что общий предок миног и карасей (и наш тоже!) был еще очень примитивной агнатой, ушедшей в своем развитии от ланцетникообразного предка еще не очень далеко.

Так или иначе, у той агнаты, о которой идет речь, «лишние» жаберные дуги стали не просто сходить на нет, а начали превращаться в нечто новое. Первая и вторая из хрящевых жаберных дуг агнаты сильно уменьшились в размерах и сдвинулись вперед, наметив уголки будущего рта (эти губные хрящи и сейчас еще можно найти у многих современных акул, очень древних, между прочим, животных). Чтобы стало ясно, что произошло с третьей жаберной дугой, придется рассказать, как эти дуги были устроены. Каждая из дуг состояла из четырех хрящевых столбиков, скрепленных чем-то вроде суставчиков. Так вот, самый верхний и самый нижний из этих столбиков третьей дуги совсем исчезли. Зато средние, второй и третий, сильно разрослись, вытянулись вперед, верхний сросся с черепом, образовав верхнюю челюсть, а нижний образовал нижнюю челюсть, а суставчик, их соединявший, стал челюстным суставом!

Вот как «просто». На самом деле история челюсти началась значительно раньше описанных выше событий, тогда, когда и «суставчиков» никаких в третьей жаберной дуге не было, она была просто дугой, как и все другие. И вот на каком-то этапе, вполне прослеженном учеными, эти суставчики именно в третьей дуге все же появляются, как будто предрыба «знает», что в будущем именно этой дуге предначертано стать челюстью, о которой пока, за десятки миллионов лет до события, предрыба - или некто мудрый, управляющнй эволюцией по предначертанному плану, может только «мечтать». На что-то в этом роде намекает то самое название, данное в 1911 году этому, часто ставившему в тупик эволюционистов явлению - преадаптация. То есть: задел на будущее, запчасть, приспособление впрок.

На самом деле (как выяснилось не сразу, а после муторных дополнительных исследований) «суставчики» в жаберной дуге появились не «для того, чтобы», а «потому, что». Некоторым предрыбам (не всем), в силу каких-то изменений в среде, стало не хватать кислорода, понадобилось усовершенствовать дыхание. Жабры - орган дыхания, насос, 4 столбика позволяли эффективней прокачивать воду, чем один сплошной хрящ. Потом условия изменились. Два крайних нам, потомкам, не понадобились, и от них пришлось избавляться. А два средних -  когда с дыханием как- то наладилось -  пошли на создание челюсти.

Так эта челюсть и осталась в эволюции, удачное вышло изобретение. Пощупав свою челюсть и подвижной сустав вблизи ушей, не забудем помянуть добрым словом жаберные дуги далеких предков (хотя, как мы видели, челюстной сустав зверей (и человека в том числе) все-таки не тот же самый, что у земноводных, рептилий и птиц). И может быть, тогда станет понятней, зачем закладываются жаберные дуги у раннего зародыша человека. Сборка индивида идет по технологии, разработанной методом проб и ошибок в большой эволюции... Где бы были сейчас птицы, пресмыкающиеся, мы, млекопитающие, без челюстей? Нас бы просто не было!

Так, начиная с древних водоплавающих предков, палеонтологи и биологи могут проследить судьбу многих внутренних органов. Почти каждое приспособление в теле человека можно вывести через стадии постепенных изменений, из не похожих внешне и часто для другого предназначенных, но давным-давно приобретенных органов. Такие родственные органы ученые называют гомологичными органами, или гомологами.

Гомологию нельзя путать с аналогией. А ведь и аналогии -  сходные органы и приспособления разными способами, из разных участков тела, но как бы параллельно «вылепленные» природой, -  существуют и существовали в мире. Разные гомологичные и аналогичные приспособления развиваются сходными способами, целые системы органов, организмы, виды и роды идут параллельно к «цели» всего живущего -  совершенству, максимальной приспособленности к определенным условиям жизни. Параллелизм возможен даже между развитием группы животных и какой-нибудь областью техники...

Параллели эволюции

Итак, в самом начале силура одна из групп агнат приспособила третью свою жаберную дугу для кусания и хватания. И перестала быть агнатой - бесчелюстной. Очень может быть, что, научившись как следует и тому и другому, первые настоящие челюстные рыбы обратили свое грозное оружие против предков-агнат, чем и способствовали их почти полному исчезновению еще до конца девона - следующей за силуром геологической эпохи.

Самым удачным «изобретением» челюстных (кроме челюсти, разумеется) были парные плавники - на груди и на брюхе. Первым рыбам они служили горизонтальными рулями (у современных акул они и сейчас неподвижны) и отчасти неподвижными крыльями, как у самолетов.

Сколько поразительных возможностей для дальнейшей эволюции открыло это нехитрое приспособление! Крыло птицы, лапа медведя, копыто лошади, наша рука -  все это по-разному преобразованные гомологи парных плавников.

Но и горизонтальные рули, оказывается, изобрели не только наши челюстные предки и не только конструкторы самолетов. Очень долго палеоихтиологов смущало и заставляло путаться то, что в конце силура и в девоне бок о бок жили в океанах и пресных водах панцирные предрыбы-агааты, а рядом -  новая «модель», очень похожие на предков панцирные же челюстные, настоящие рыбы. И те и другие - с рулями-плавниками!

Возможно, агнаты сами, независимо, параллельно «изобрели» парные грудные рули-плоскости. И тем самым продлили свое существование. Значит, даже хватающая челюсть на первых порах была не таким важным преимуществом в конкуренции предрыб и рыб, как новое средство управления!

В конце девона, как только появились уже рыбы с подвижными лопастями-плавниками, вымерли все панцирные обитатели моря - и агнаты и рыбы. Не помогли им ни горизонтальные рули, ни некоторое усовершенствование формы тела, ни даже зубастая челюсть. Панцирь завел предрыб и рыб, как говорят биологи, в эволюционный тупик.

Ну a можно ли в таком случае говорить о «панцирных предках»?

Да, ни одно из ископаемых панцирных чудовищ не выдерживает экзамена на право быть прямым предком челюстноротых позвоночных: рыб, четвероногих, птиц. Все эти «цефаласпиды» и даже похожие на миног беспанцирные анаспиды были двоюродными родичами нашего предка, который жил и развивался параллельно с ними, но незримо для нас, его не нашли в слоях земных, а после девонского периода бесчелюстных там как будто вообще нет -  как будто даже нынешние миксины и миноги появились ниоткуда.

Но законы параллельного развития как бы требуют, чтобы мы не рассчитывали на какое-то принципиальное отличие той ветви агнат, которая постепенно превращалась в челюстноротых предков, от прочих. Может быть, таких ветвей было несколько, и тогда несколько предрыб превращались в несколько же рыб... И тогда, не исключено, не далек был от истины выдающийся российский ихтиолог академик Л.С. Берг, рисовавший начало позвоночных в виде не одного корня, а нескольких параллельных линий - куста...

Во всяком случае, многое в последующей истории позвоночных намекает на то, что предок наш не миновал ни стадии «зубастой внешности» типа той, что была у палеодуса, ни, возможно, и какого-то наружного панциря.

Хотя вряд ли по «панцирному пути» наши предки заходили слишком далеко.

Видимо, на стадии бесчелюстной предрыбы в цепи наших предков происходило еще одно важное, хотя и внешне незаметное, превращение. Изменились процессы водообмена организма со средой... Ланцетник, оболочник и почти все беспозвоночные моря обладают такой же относительной соленостью своего организма, что и окружающая вода. Организм еще не был по-настоящему автономен, отделен от среды, в которой жил.

Все нынешние позвоночные, начиная с рыб, имеют иное осмотическое давление (давление, возникающее между двумя растворами разной плотности), нежели среда. Резко усовершенствовались на этом этапе развития наших предков процессы обмена веществ между клетками, органами и тканями тела. Ну а на то, что этот важный переход произошел на стадии пред рыб, намекает такой факт: у одной из выживших пред рыб, миноги, уже есть разница в осмотическом давлении между организмом и средой, а у другой, миксины, еще нет. Очень может быть, что появление внешнего скелета и эта революция в водо- и солеобмене в эволюции наших предков -  вещи взаимосвязанные....

Параллели эволюции (Продолжение)

Подметив параллели, ученый может попытаться заняться прогнозом. Акула подобна лучшим современным самолетам. Ее стихия -  скорость.

Для более свободного маневра в горизонтальной плоскости акулы вынуждены иной раз прибегать к удивительным эволюционным ухищрениям. Вспоминая далекое прошлое, акулы (не сами, конечно, это за них естественный отбор поработал) иной раз меняют очертания тела. Акула-молот. Как только не объясняли чудовищную форму ее головы: например, думали, что ее ноздри, разнесенные на большое расстояние «кувалдой» черепа, приобретают стереоскопическое обоняние - рыба будто «видит» направление запаха. Вероятно, так оно и есть, но это не может быть главной причиной существования целого семейства рыб-молотов (у других акул обоняние ничуть не хуже).

Разгадка приходит при взгляде не сверху или снизу (так -  кувалда кувалдой), а сбоку. Крыло идеального профиля - вот что такое голова рыбы-молота. Такое крыло позволяет вести маневренную охоту на малых скоростях (не мешая развивать и большую скорость!). Для чего это понадобилось? Дело в том, что рыба-молотв течение эволюции довольно хорошо специализировалась в выборе жертв. Не брезгуя ничем, она предпочитает столь же древних хрящевых рыб, как и она сама,- скатов. Эти плоские блинообразные «летающие тарелки» моря довольно тихоходны, но удивительно маневренны по вертикали (аэро-, простите, гидродинамика такая!). Ни одна акула не может сравниться с рыбой-молотом в мастерстве охоты на скатов, и, конечно, это из-за необыкновенного ее крыла-головы. Но акула - вовсе не последнее слово эволюции рыб. У костистых рыб есть плавательный пузырь, который лишает их веса в воде! Они свободно парят в воде, могут головой вниз, и задом наперед, и всяко. Акула же непрерывно плывет вперед даже в небольшом бассейне - иначе она утонет, ляжет на дно!

Тогда, может быть, можно, глядя на далеко зашедшую эволюцию рыб, предсказать и дальнейшее развитие авиации? Может быть, завтрашний день авиации -  это небольшие (костистые рыбы не достигают размеров больших акул) свободно порхающие летательные аппараты, как-то преодолевающие силу тяжести без бешеных скоростей. Недаром многие инженеры в последние годы выступают за новое возрождение дирижаблей (вертолеты очень уж, неэкономичны и неэкологичны). Но...

Так ли уж устарели акулы? Их и сейчас полно в океанах, их, между прочим, все боятся! Значит, и этот скоростной вариант эволюции еще себя не исчерпал. А раз так, и в авиации, наверное, после появления легких, бесшумных маневренных летательных аппаратов сохранятся «устарелые» скоростные машины, хотя и много к ним накопилось претензий - гремят, воздух загрязняют.

Значит, глядя на эволюцию рыб, можно предсказать: самолеты еще долго «не вымрут».

Да и не такие уж они примитивные, акулы и их родичи по классу древних хрящевых рыб -  скаты. Они тоже не стояли на месте все эти сотни миллионов лет и кое-чего достигли на своем собственном эволюционном пути.

Не хуже каких-нибудь ящериц они научились не метать икру на волю случая и волн, а нести яйца! В прочной роговой скорлупе! А некоторые пошли еще дальше и стали рождать живых детенышей. И их эмбрионы выращиваются в теле матери с помощью особого приспособления, очень похожего на плаценту. Это считается достижением млекопитающих, да и то не всех, а высших, которых так и называют плацентарными. У сумчатых плаценты нет или она недоразвита.

Но с сумчатыми хрящевых рыб сближают некоторые приспособления, выработанные в их эволюции независимо, параллельно. Самки некоторых скатов придерживают вполне развитых детенышей какое-то время у себя в брюхе, где вскармливают их из особых желез... молоком! Во всяком случае, эта жидкость очень похожа по своему составу на молоко.

Яйца, плацента, молоко... Мы видели, как важно было каждое из этих приобретений на столбовом пути эволюции к человеку. И вот, оказывается, какие-то рыбы, да еще к тому же не самые прогрессивные, давным-давно сами, параллельно, изобрели то же самое. В эволюции многие большие события часто происходили по многу раз. Например, раздача скелетов...

Первые рыбы отличались от агнат еще и тем, что на хорде у них появляются настоящие позвонки - сперва хрящевые, а потом и костные. Важное изобретение -  раз мы все, от пред-рыб и рыб до лягушек и зверей, носим имя позвоночных.

Но, оказывается, и позвонки были изобретены не один раз. Одна из дальних наших родственниц по надтипу вторичноротых животных, похожая на морскую звезду офиура-змеехвостка, сумела изобрести и соорудить нечто подобное самому настоящему позвоночнику! Причем в каждом недлинных своих змееподобных лучей, и давно, еще до появления в силуре первых хрящевых рыб с позвоночниками. У офиуры -  пять позвоночников и ни одной головы!

Офиуры произошли от обычных морских звезд, покрытых внешним кожным скелетом (отсюда название -  иглокожие). Скелет был получен иглокожими еще во время кембрийской раздачи скелетов. Потом у части звезд этот наружный скелет как бы перешел внутрь лучей, образовав позвонки. Сначала эти позвонки еще мало соприкасались друг с другом, потом приобрели кнопкообразные соединения, сблизились теснее и стали похожими на современные позвонки, скажем, людей. Но развитие позвоночника наших предков шло совсем иначе! И все-таки пришло к близкому результату.

Иглокожие и хордовые разделились страшно давно, может, более миллиарда лет назад, когда у тех и других не было и намека ни на какой скелет.

Подобные удивительные совпадения эволюции -  параллелизмы - ученые объясняют по-разному и придают им разное значение. Иногда говорят: сходные приспособления вырабатываются потому, что разные организмы попали в одинаковые условия развития. Среда «требует» (через посредство естественного отбора) тех или других приспособлений, и они рано или поздно появляются. Естественный отбор отбрасывает все, что работает плохо или не лучшим образом, и оставляет «на развод» наилучшее решение и раз, и два, и столько раз, сколько потребуется. Это - приспособительный параллелизм. Человеческая инженерная мысль работает во многом как естественный отбор: отбрасывая устаревшее. Законы гидродинамики, к которым должны были приспособиться предки рыб, и законы газодинамики, с которыми имеют дело самолетостроители, очень похожи. Неудивительно, что инженеры пошли тем же путем, каким природа когда-то провела предков рыб.

Человек творит сознательно. Он не мог не оглядываться в своем техническом творчестве на опыт природы. Иногда неосознанно, но иногда и нарочито он подражал ей. «Зализывание» формы скоростных кораблей, самолетов и автомобилей, само стремление ввысь и в глубины моря часто можно объяснить некоторой завистью человека к его летающим, плавающим, быстрым «братьям меньшим». Не один только слепой перебор случайных изменений в наследствен1юсти управляет и параллелизмами природными. У всех животных -  общее прошлое, далекое или близкое, в зависимости от степени родства. Это прошлое, как мы видели, «давит», управляет закономерностями, по которым могут изменяться потомки. А потому во всех поразительных случаях сходства в живой природе в той или иной степени участвуют разные законы, и провести границу - точно сказать: вот здесь сходство определяется общностью происхождения, здесь молекулярно-генетическими законами, а здесь случайными изменениями, отредактированными естественным отбором, -  очень трудно, часто невозможно.

Ведь и иглокожие офиуры, и позвоночные не такие уж дальние родственники. И те и другие -  вторичноротые (то есть у них рот открывается в ходе эмбрионального развития не там, где закладывался сразу после рождения и где он у первичноротых, а на другом конце тела. А вместе с ним -  и мозг. Так что мы - не только вторичноротые, но и вторичномозговые. Или что там вместо мозга у морской звезды... Зачем это было нужно? Говорят, это понадобилось тому общему предку морской звезды и кошки, который в ходе эволюции, выйдя из стадии личинки, навсегда прикреплялся бывшим передом к дну, чтобы бывшим задом можно было теперь чувствовать и хватать и пожирать то, что плыло в его вторичный рот).

Вот как далеко заводят рассуждения, начинаемые от интересной гипотезы В. Яковлева. Сейчас уже трудно спорить с главной мыслью этого палеонтолога: панцирь бесчелюстных и его видоизменения отражали аэро-... вернее, гидродинамическую эволюцию предков рыб. Но, как и всегда, мы не должны в эволюции путать причины и цели. Панцирь служил гидродинамике, но появился он не для того, чтобы бесчелюстной рыбе легче взлеталось, а потому что... Гадать не будем -  может быть, причина этой «раздачи скелетов» была та же, что и у других. Какие-то закономерности химического взаимодействия организмов со средой... «Мода на панцири» в силуре и девоне, другие странные «моды» в истории жизни еще ждут своего полного объяснения.

Кое-что о кефализации

Кефализация -  модный одно время термин науки об эволюции. Не нужно, правда, думать, что кефализация -  это неуклонное превращение всех рыб в одну -  в кефаль. Кефализацией (или цефализацией) Тейяр де Шарден называл один из направленных процессов эволюционного прогресса, выражающийся во все увеличивающейся «башковитости» («цефалос» -  по-гречески голова) детей природы, во все возрастающей роли, усложнении процессов управления в организмах.

В начале эволюционного пути хордовых многие помещали ланцетника, прекрасно обходящегося без чего бы то ни было, похожего на мозг. Далее можно было вообразить мучительный путь нашего предка по обретению столь необходимой с нашей современной точки зрения детали организма. Но вот недавно из Китая пришли, как это повелось в последние годы, сенсационные новости о необыкновенно четких отпечатках мягкотелых предков хордовых животных действительно бесчерепном и мало отличающемся от ланцетника юннанозооне и вполне уже башковитой и даже глазастой хай-коуэллы. Они жили рядом в самом раннем кембрии, явные родственники, но при этом уже очень не близкие. Оба явно прошли через недавнюю кембрийскую революцию, раздачу скелетов - на коже и у того и у другой замечены зубоподобные выросты. Их общий предок мог жить еще за сотни миллионов лет до них, в темные века криптозоя, эпохи жизни тайной... Впрочем, еще две-три такие находки мягкотелых (у древних хордовых даже жаберные дуги смогли подсчитать) -  и с красивым названием криптозой придется расставаться.

Если так дело пойдет, «изобретение» головы, по крайней мере в нашем стволе хордовых, отодвигается в невообразимую древность. Что за причина управляет процессом кефализации?

Голова - вместилище главного центра управления. В основе систем управления, нервных систем животных, лежит ячейка, имеющая функцию передачи (и, видимо, какой-то интерпретации сигнала-импульса),- синапс. Синапсы - одни для всех уровней животных, вообще имеющих нервную систему. Они как будто не менялись, не эволюционировали с древнейших времен. «Если природа нашла удачное химическое решение биологической задачи,- писал академик Е. Крепе, -  то она сохраняет его в дальнейшей эволюции». «Клетки нашего мозга,- думал другой большой ученый, Эрнст Флори,-  производят те же медиаторы, что и нервные клетки низших червей». Значит, дело только в сложности, в объеме мозга, в количестве элементов? Это спорный вопрос, он уходит в философские высоты и биохимические глубины, которых здесь лучше не касаться.

Но гипотеза (хочется сказать: теория) В. Яковлева наводит на кое-какие размышления о путях кефализации... Первый путь избрали хрящевые рыбы: высокая специализация. У акул -  скорость, у скатов -  маневренность. Им было нелегко. На их глазах их «догоняли и обходили»: появились костистые рыбы с подвижными рулями-плавниками, способные передвигаться как угодно: вверх, вниз, назад. А потом появился плавательный пузырь - простейшее компактное антигравитационное приспособление, годное, правда, лишь для воды. А акулы остались тяжелыми, с неподвижными плавниками; нечто подобное произошло бы в том случае, если бы были изобретены «гравилеты», прекрасно управляемые, абсолютно маневренные, способные сесть на любое место, развить любую скорость, а рядом еще существовали бы и успешно конкурировали с этими чудесами техники обычные реактивные самолеты, которые требуют чудовищных аэродромов, гремят, отравляют воздух.

Поразительны достижения хрящевых рыб в отведенном для них эволюцией узком коридоре развития. Как наземные ящерицы и птицы, они научились не метать лакомую для всех уязвимую икру, а нести яйца! В бронированной скорлупе! Некоторые научились живорождению и приобрели своего рода плаценту -  то, до чего до сих пор «не додумались» даже некоторые млекопитающие! Они рождают готовых, прожорливых и вполне способных себя защитить детенышей.

Головной мозг акул и скатов на первый взгляд внушителен.

Но усложнение мозга шло по линии «наименьшего сопротивления»: управление плаванием, полетом, новыми органами внутренней секреции. Сами акулы производят впечатление туповатых созданий не только по сравнению с рептилиями и млекопитающими, которым они кое в чем как бы подражают, но и по сравнению со своими собратьями, обычными, мечущими икру костистыми рыбами. Ну что ж, зато акулам не грозят «поломки управления» - нервные заболевания. В смысле кефализации акулы в давнем и безысходном тупике.

Предрыбы-агнаты вымерли. Но не полностью. Некоторые из них, избавившись от панциря, приспособившись к экономичному змееобразному способу передвижения и паразитическому способу питания, дожили до наших дней и дали возможность ученым взглянуть, какой вклад внес первый этап «рыбьего самолетостроения» - от крыла до рулей - в процесс кефализации. Мозг у современных миксин и миног, этих живых свидетелей далекого прошлого, конечно, весьма примитивен, но это первый мозг (или близкая копия первого мозга) позвоночного, возможно похожий на мозг кембрийской хайкоуэллы, которая еще не была даже и предрыбой! Но это был первый центр управления свободно парящего в толше воды, а не ползающего в придонной грязи и не пассивно ждущего случайной добычи прикрепленного к дну существа. Он в основных чертах предвосхищает мозг всех последующих колен эволюции позвоночных, в том числе и человеческий. Это прямой результат первоначального развития систем управления (В. Яковлев приводит аналогию: первый планер Лилиенталя вообще не имел никаких систем управления, а современный набит всякими проводами, реле, серво-, пневмо- и гидроприводами, вычислительными устройствами). По «самолетному» пути пошли акулы, скаты и некоторые из народившегося нового подкласса костистых рыб (осетровые). Но тогда же одна из конкурирующих фирм природы изобрела другое техническое решение - плавательный пузырь, лишающий веса, и подвижные рули, независимо и с большой степенью свободы управляемые из одного центра. Главная ветвь костистых рыб совершенствовалась именно в этом направлении. И здесь уже трудно подбирать аналогии из авиации: гравилетов, средств свободного обитания в воздухе, пока не создано (дирижабли и вертолеты -  явно не то и по скорости, и по экономичности). Но и эта ветвь в смысле кефализации ограниченна...

Самой интересной (для нас) была «идея» использовать «авиационные технические достижения» для выхода в другую среду. Подвижные независимые лопасти-плавники могли стать конечностями, плавательный пузырь (еще, возможно, недоразвитый в зачатке) мог стать... легким! А нервная система и мозг, система управления, изощренная на путях рыбьего «авиационного» технического прогресса, были готовы справиться со всеми новыми задачами, были готовы к новому развитию. Впереди был прямой, главный путь кефализации. Кистеперые и их близкие родичи -  двоякодышащие рыбы сделали первые шаги по суше.

Да, сейчас космонавтика находится в положении девонской кистеперой или двоякодышащей рыбы, в лучшем случае первых земноводных ихтиостег. Для тех существ главной стихией продолжала оставаться вода: здесь они размножались и предпочитали жить, а выползали на сушу по ночам и в сумерках, прячась от прямых лучей солнца, в погоне за добычей -  первыми насекомыми и другими членистоногими. Так и сейчас космические корабли осторожно и ненадолго выходят в ближайший, «прибрежный», космос, избегая коронарных выбросов на Солнце, способных облучить космонавта. Но они развиваются, и их не очень далекое будущее - долгие полеты к ближайшим планетам (и лишь разведочные - к дальним). Как это было у высших земноводных, космические корабли станут уже «жителями» новой среды, но их колыбелью останется пока прежняя, где они проходили «личиночную» стадию, где их будут строить, конструировать, снаряжать в путь. И лишь на следующем этапе появится полная автономия, обитание не только в межпланетной «прибрежной» космической среде, но и в пустынях большого космоса, «оазисах» других планетных систем, на «материках» иных галактик. Эфирные города К.Э. Циолковского должны когда-нибудь стать реальностью.

Можно вообразить себе одно из таких поселений. Гигантские кольца материи разного диаметра, вложенные одно в: другое, будут вращаться вокруг звезд, полностью усваивая, перерабатывая их энергию на нужды сверхцивилизации. Это будут полностью управляемые централизованные системы, построенные по законам небесной механики, а не газо- или гидродинамики.

Странно и, может быть, жутковато представлять себе сейчас эту жизнь. Но не странно ли и не жутковато было бы мыслящей предрыбе девона представить себе жизнь ее потомков на сухой, голой, неуютной суше под палящими лучами Солнца?

В истории взаимоотношений водной и воздушной стихий не раз было, что набравшиеся на суше новых талантов и способностей ее жители возвращались в воду. Неоднократно это проделывали амфибии, ящеры (ихтиозавры, плезиозавры), млекопитающие (тюлени, киты).

Возвращенцы оказывались в выгодном положении. Они приносили с собой высший интеллект, совершенство своей нервной системы. Цари современной водной стихии - киты. Китообразные дельфины с их огромным мозгом -  высшее достижение процесса кефализации в воде. Необыкновенно сложная система реакций, сообразительность, доходящая почти до мышления, -  такими видят дельфинов многие биологи. И высочайшая «самолетная» техника: радар-локатор, ультразвуковая сигнализация, автоматизированное управление упругостью кожи, позволяющее гасить тормозящие вихри на больших скоростях. Продолжая эту аналогию в будущее развитие взаимоотношений двух стихий - планетной и межпланетной, мы вправе ожидать, что развитие космической техники даст Земле очень много. Уже сейчас с помощью спутников мы можем лучше предсказывать погоду, улучшили телевидение и дальнюю связь. В будущем космическая техника преобразит планеты: изменит в нужном направлении их атмосферы, зажжет новые источники энергии.

Человек, вероятно, перестал биологически эволюционировать в полном смысле этого слова: недействителен больше процесс естественного отбора - главный фактор биологической эволюции. Эволюционировать, причем по совершенно объективным законам, будут его сознание и искусственная среда, создаваемая человеком вокруг себя: жилища, города, каналы, ракеты, космические постройки. И в основе этой эволюции - общие закономерности развития систем, постигаемые и осваиваемые уже сейчас человеком и его науками: палеонтологией, исторической геологией и географией, информатикой, философией, историей...

ГЛАВА 10

ОТ СОДРУЖЕСТВА К ЕДИНСТВУ (МЫСЛИ НА ОДНОМ УЧЕНОМ СОВЕТЕ)

Эра скрытой жизни

Чем глубже в земные слои уходит геолог, тем реже обращается он к специалисту до ископаемым растениям и животным - палеонтологу. И не потому это происходит, что там, в довольно однообразных отложениях докембрийских протерозойских времен, ему все ясно (как раз наоборот!), а просто не остается в этих слоях свидетелей прошлого -  окаменелостей.

Строматолиты -  коллективные скелеты архейских цианобактерий, которые преобразили Землю. Это они заложили первую кислородную атмосферу

Некоторые геологи называют границу между кембрием и докембрием вендом. В этот довольно короткий период (примерно 545 млн лет назад) Земля как будто сразу, мгновенно обрела жизнь - десятки, сотни видов, родов, семейств животных вдруг появляются на страницах геологической летописи. В кембрийском пласте возрастом 511 млн лет британец Марк Уильямс нашел дивной сохранности крошечного рачка, мало чем отличающегося по сложности своей организации от современной креветки. Так что мало кто сейчас думает, что столь разнообразная и уже высокоорганизованная жизнь действительно появилась вдруг, как не думает историк, что история народов начинается с изобретения письменности. Дописьменный и очень долгий период был, но о его содержании можно судить только по косвенным, археологическим свидетельствам.

Для палеонтолога «дописьменным» периодом эволюции жизни на Земле был докембрийский. Его еще называют криптозой - эра скрытой жизни -  в отличие от фанерозоя, последних шестисот миллионов лет жизни явной. Отпечатки каких-то многоклеточных животных доходят и из криптозоя (эдиакарская фауна, довольно уже разнообразная и странная, датируется 630 миллионами лет тому назад.) Но докембрийская эпоха чуть ли не в десять раз длиннее фанерозоя.

Ученым очень нужно научиться читать отложения докембрия, разделять его на эпохи. И в этом им вес же поможет палеонтология. Скелеты, эти древние письмена палеонтолога, еще не были «изобретены» мягкотелыми животными докембрия. Но были в эти давние эпохи существа, способные сообща строить известковые постройки, рифы, своего рода коллективные скелеты. Докембрийскими изобретателями скелетной письменности были примитивнейшие из живущих и ныне на Земле организмов - одноклеточные сине-зеленые водоросли. Впрочем, это старое название. Сейчас принято писать и говорить: цианобактерии. Их коллективные постройки называются строматолитами.

9 марта 1972 года в Москве защищалась диссертация на звание доктора наук как раз по строматолитам. Диссертанту И. Крылову, пришлось «отбиваться» от академически вежливых, но настойчивых атак биологов и геологов. Дело в том, что И. Крылов, систематизировав огромный материал по ископпаемым и нынешним строматолитам, пришел к выводу, что коллективные постройки сине-зеленых можно (условно, но можно!) классифицировать по «родам», «видам», группам, можно наметить тенденцию развития их форм в докембрийские времена и, выделив «опорный разрез» докембрийских осадков, выработать хронологическую шкалу таинственного докембрия, сделав его тем самым гораздо менее таинственным. Встретив в таких слоях столбики, корочки, желваки строматолитов, геолог должен теперь только обратиться к соответствующему справочнику, откуда он узнает, в каком горизонте докембрийских толщ «водились» подобные же формы.

Смелость Крылова заключалась в том, что в качестве эталонов геологического летосчисления он выдвинул не индивидуальные скелеты, как это принято в палеонтологии, а коллективные постройки. Отвечая на вопросы сомневающихся, Крылов сумел доказать свою правоту, доказать, что закономерная смена форм строматолитов в докембрии была в действительности. В зале возник было спор, могут ли одноклеточные создания, иногда даже разных биологических видов и родов, собравшись вместе, живя в симбиозе, в целом дать нечто похожее на некий сверхорганизм, сверхвид, сверхрсд. Спор этот имел давнюю историю.

Кто и что

Про дуб говорят «что?», про амебу ― «кто?». Тем самым мы зачисляем в неодушевленные предметы прекрасное высокоразвитое существо дуб и поднимаем до себя, одушевляем гораздо более примитивную амебу. Как произошло деление живого мира на два царства? И правомерно ли оно?

Однажды палеоботаник С. Мейен обошел друзей и коллег, вопрошая каждого: «Каким ты представляешь себе древний организм, общего предка растений и животных?» Ответы были однотипными: что-то очень примитивное, одноклеточное. Как же иначе? И растения, и животные (в период эмбрионального развития) начинают свой жизненный путь с одной-единственной клетки, тем самым (и дальнейшими превращениями) повторяя долгую эволюцию живого от простого к сложному.

Может быть, идти от «общих черт»? Примерно так поступают лингвисты, устанавливая Степень родства и давность расхождения двух языков.

Получилось любопытно. Подавляющее большинство современных животных и растений -  многоклеточные. Клетки в их организмах специализированы, то есть одна по намеченному плану становится клеткой тычинки, глаза, другая -  клеткой листа, слюнной железы. И растения, и животные способны к регенерации органов: клетка может в случае надобности «забыть» о своей специализации и, делясь, начать выращивать орган, ей как будто чуждый. Ящерица заново отращивает хвост, лягушка - лапу, растение -  листок. И животные, и растения строят свое тело по сходным законам симметрии. Одними и теми же формулами можно описать расположение сучков на дереве и конфигурацию раковины моллюска. И животные, и растения предпочитают размножаться половым путем (хотя иной раз могут и вегетативным, почкованием).

В общем, оказалось, что существо, стоящее у истоков двух царств -  животных и растений, -  должно быть необычайно высокоразвитым, многоклеточным. Построенным по определенным законам симметрии, знающим супружеские обязанности...

Нарисовать такой «провокационный» портрет нашего общего с растениями предка С. Мейену понадобилось для того, чтобы привести к абсурду принцип: общие черты -  от общего предка. Конечно же не был древний организм -  ни животное ни растение -  ни многоклеточным, ни красавцем, обладающим чертами симметрии. Но было в этом предке заложено что-то, что позволило разделившимся впоследствии двум царствам развиваться параллельно и параллельно, но независимо вырабатывать в себе сходные черты. А для того чтобы уловить это что-то, нужно идти в глубь клетки. Там, по мнению ученых, живет по сей день память о прошлых временах жизни на Земле, временах, не оставивших следов в палеонтологической летописи.

Цитоэтология

(научно-фантастическая реальность)

...Она ползала, создавая силой слепого инстинкта себе временные студенистые ноги -  псевдоподии, вытягивала их, нащупывая новое пространство, новую, свежую пищу, и, закрепив их там, где это было удобно, подтягивала, переливала туда свое аморфное тело. Время от времени она замирала. Дрожь пробегала по желеобразному организму. Она делилась, давая жизнь себе подобной, и снова возобновлялось это бесцельное существование, бессмысленное наращивание биомассы.

Но в массе этих бесполых рыхлых тел созревало ощущение приближения критической точки. Каким-то непостижимым образом бесчувственные амебообразные организмы знали: скоро их общее число достигнет нужного размера. И тогда...

И наступила эта минута. По беззвучному, бесцветному, не осязаемому, но властному сигналу клетка прекратила свое бессмысленное ползание. Замерли и все ее соседки. Мощный инстинкт спаривания устремлял друг к другу только что вялых, не знающих жизненной цели тварей. Спаривание заключалось в полном слиянии двух клеточных организмов вплоть до слияния их жизненных центров -  ядер.

Объединившись с соседней, наша клетка стала другой. Она начала ощущать окружающий ее мир. Где-то в отдалении брезжил свет, она «увидела» его впервые и устремилась к нему вместе со слизистым потоком себе подобных. Вблизи светлого пятна по какой-то властной команде слизистое скопление перестало струиться, слившиеся попарно существа выстроились большим плоским кругом, Предстояло самое главное. Вот середина диска стала вздуваться, подниматься, одно амебообразное существо за другим устремлялось в этот бугор и, достигнув вершины, замирало, становясь ступенькой для следующего. Останавливаясь, полужидкое существо быстро менялось, становилось суше, тверже. И вот это уже обычная растительная клетка, вместе с другими образующая столбик, полый внутри, где продолжался еще ток студенистых существ вверх.

Наша героиня-клетка устремилась в этот поток одной из последних. На самом верху, где набухал большой шар, новая дрожь потрясла ее: она снова разделилась, но на этот раз это не было простое деление: в ее половинках гены были уже перекомбинированы -  преимущества полового пути размножения! И подобно окружающим прочим половинкам, эти две остановились: наступила пора нового превращения. Подсохнув, избавившись от лишнего веса, каждая из них превратилась в маленькую спору. Шар на верхушке столбика лопнул, споры разлетелись, давая начало новым бесполым существам, бессмысленно передвигающимся и размножающимся в ожидании нового всплеска...

«Гриб в капусте!» -  скажет удивленно не очень искушенный в сельском хозяйстве. «Кила» -  определит болезнь капусты специалист. Да, именно так ведут себя клетки этого гриба - миксомицета. Это явно одноклеточные животные. Но, собравшись вместе, они образуют многоклеточное растение (правда, низшее). Граница между царствами оказывается размытой, неопределенной. .

Долго считали миксомицет каким-то странным исключением. Но тщательные исследования показали, что клетки животных и растений обладают часто необыкновенной самостоятельностью в действиях, в тактике своего поведения. Поведения! Именно этим словом определил советский биолог В. Александров то, что происходит с клетками организмов. Новая наука, наука о поведении на клеточном уровне, называется цитоэтологией.

Картины, будто взятые из бесчисленных фантастических романов, в царстве клеток обыденны и заурядны. Вот головастик, превращающийся в лягушку. У него пропадает хвост. Именно пропадает -  не отпадает, не отрывается. Как это происходит? Оказывается, организм головастика накануне столь важного события вырабатывает особые клетки -  макрофаги. Макрофаги - странные создания (их так и хочется назвать созданиями). Они могут быстро двигаться с помощью волнующейся мембраны. Они... хищники! Да, да. Именно макрофаги кидаются в хвост головастика и начинают хватать направо-налево расколовшиеся к этому времени мышечные волокна хвоста. Они их пожирают. Эта картина напоминала бы какое-то жуткое пиршество, если бы... не была предусмотрена программой развития личинки. Макрофаги никуда не уходят из организма. Съеденные ими вещества хвоста полностью идут в дело. Организм, как бы питаясь наевшимися макрофагами, начинает строить ноги будущего лягушонка.

Это «хищничество» внутри организмов. А вот «жертвенность». Развивающаяся яйцеклетка губки требует усиленного питания. Губка -  примитивно построенное многоклеточное. Обмен веществ у нее еще не налажен, нет рта, желудка, сосудов и прочих трубопроводов для транспортировки веществ, но она справляется с этим делом. И как! Некоторые клетки губки вдруг перестраиваются, превращаясь в нечто похожее на амеб. Эти «амебы» движутся сами прямо к яйцеклетке, которая их «пожирает».

Некоторые клетки губок делятся не полностью. В такой полуразделившейся клетке -  два ядра. И вот эти ядра начинают странную суету. Они протягивают между собой какую-то полупрозрачную нить. Эта ниточка тотчас же начинает обрастать кальцитовыми молекулами. Биокристалл - кальцитовая иголочка растет, и клетка наконец делится. Вы думаете, в этот момент кончается согласие между ядрами клеток-строителей? Ничего подобного! Клетки рассаживаются по концам иглы. Одна на том, что растет изнутри тела губки наружу, другая -  посредине, ближе к тому концу, что растет внутрь. Та, что снаружи, начинает медленно ползти по иголочке внутрь, откладывая по пути кальцит. С необыкновенной точностью она формирует окончательно изящную спикулу, часть губкиного скелета. Вторая в какой-то момент трогается в том же направлении, выкладывая еще один слой кальцита. Наконец обе сходят с иглы и распадаются; дело сделано.

Муравьи носятся со своими куколками, оберегая их, вскармливая. Часто удивляются, как в этом маленьком теле может быть заложено столько хлопотливой расторопности и «заботливости». Но внутри организмов, на клеточном уровне такая хлопотливость еще более удивительна.

Вот начала делиться оплодотворенная яйцеклетка одной из медуз. Первое деление. Клеток две. И тут их пути расходятся. Одна продолжает делиться - она-то и дает будущую медузу. Другая же превращается в клетку-носильщика. Носильщик обретает опять-таки амебообразный вид и несет растущий зародыш медузы совсем в другой конец материнского организма, туда, где питание получше. А пронеся драгоценный груз через все преграды, братец фороцит (так называют биологи клетку-носильщика) распадается. Это примеры наиболее простых, распознанных случаев поведения клеток. Путешествия клеток внутри сальп, размножающихся с чередованием поколений, еще удивительнее, чем у медуз.

Все в цитоэтологии пока загадка. Непонятно, как передаются сигналы на этом уровне, как «сговариваются» клетки, что служит толчком для их превращений. Конечно, все это может управляться и из общего центра, но большая самостоятельность исполнителей очевидна. До сих пор не очень-то понят механизм движения клеток. И амебообразные переливания, и движения хвостиков у жгутиконосцев, у подвижных мужских половых клеток, и волнообразные движения мембран и ресничек... Но сейчас речь идет не об этих удивительных вещах.

А идет она о том переходе от одноклеточности к многоклеточности в эволюции всего живого, который когда-то параллельно шел и в мире растений, и в мире животных. Клетки, привыкшие жить самостоятельно, научившиеся приспосабливаться к самым разным условиям, объединились в многоклеточные организмы, но не потеряли этих своих ценных свойств. Больше того, в сложных условиях сотрудничества, симбиоза (в каком-то смысле все многоклеточные -  это сверхорганизмы, колониальные сооружения с максимально высокой специализацией колонистов), в этих новых условиях, бывшим самостоятельным организмам пригодились их подвижность и их умение специализироваться для самых разных работ.

А кстати, от каких именно протистов -  одноклеточных организмов произошли многоклеточные? От юрких жгутиконосцев (на них как две капли воды похожи сперматозоиды, мужские половые клетки многоклеточных) или от величественных амеб, и питающихся и передвигающихся с помощью ложноножек-псевоподий? На амеб похожи ооциты -  женские половые клетки, яйцеклетки. Интересно, что эта похожесть - разная у разных многоклеточных и при этом как будто не стоит ни в какой связи со степенью родства или местоположения на генеалогическом древе эволюции. Например, ооцит губки - амеба-амебой, подвижный, с несколькими псевдоподиями, у самки рака и кошки яйиеклетка более «стационарная» с одной действующей псевдоподией. А вот у странной компании из форели, курицы и человека яйцеклетка практически неподвижна, круглая и делает вид, что не помнит, от кого произошла. Впрочем, генетически яйцеклетка всегда предрасположена вести себя подобно амебе, но ее дисциплинируют свойства ее оболочки, разные у разных многоклеточных.

Жгутиконосцы и амебы посоревновались (в трудах биологов) за право быть первыми, «догадавшимися» соединиться в многоклеточный организм. Впрочем, теперь уже ясно, что в создании мира многоклеточных участвовали и те и другие, но не исключено, что кто-то начал первый, а кто, пока неизвестно...

Один из первых этапов этого перехода от «ремесленников» -  клеток к «мануфактурам» -  многоклеточным организмам и есть колониальные постройки сине-зеленых водорослей -  цианобактерий. Донельзя примитивные (в их клетках нет еще даже ядер), сине-зеленые познали «радость коллективного труда». И уже первые их постройки несут на себе отпечаток какого-то своеобразия, они обладают архитектурой. Именно поэтому И. Крылов был вправе поделить их постройки на «виды» и «роды». На примере сине-зеленых природа смоделировала один из первых переходов от простого одноклеточного к более сложному уровню организации живой материи.

Клетки и пред клетки

Первые признаки клеток сине-зеленых водорослей находят в слоях 3,2-миллиарднолетней давности. Признаки работы серных бактерий нашли в барите (сульфат бария), который с помощью изотопного анализа показал возраст 3,44 млрд лет. До дня «ноль», дня, когда родилась наша планета, остается (не забывайте: в этой книге мы движемся против течения времени) «всего91,3 1,5 миллиарда лет. Много это или мало? Оказывается, мало! Современная биология считает, что, создав первую настоящую клетку, природа прошла чуть ли не большую часть пути от «первичного бульона» до человека. Самое трудное, оказывается, было создать именно клетку.

Исследователи-биохимики часто склонны сравнивать клетку не с ремесленником-одиночкой, а с целым химическим заводом: столько всяких нужных самой клетке и организму в целом веществ здесь производится. Если же приглядеться к устройству этого завода, то сравнение покажется еще более многозначительным. Завод работает, его части -  органеллы (а они же иногда и исполнители работ) движутся, взаимодействуют в согласии, демонстрируя «понятливость» и поведение, не уступающее в сложности поведению клетки в целом...

Сейчас почти никто не оспаривает казавшуюся еще недавно крамольной мысль о симбиогенезе. Простые безъядерные организмы первого этапа эволюции объединяясь в настоящие клетки, с митохондриями, с ядрами, содержащими генетический материал. Эволюция ускоряется, в ней появился половой процесс, появилось разнообразие видов и родов

Вот обязательная для всех клеток органелла -  митохондрия. В клетке несколько митохондрий. Это энергетические подстанции клетки. Их автономность, сложность их строения удивительны. Под электронным микроскопом можно разглядеть, что митохондрии сами напоминают многоклеточный организм: их тельце разделено перегородками на маленькие деления. Обнаружили, что в принципе митохондрии могут делиться, размножаться и без участия «дирекции» клеточного «комбината» -  ядра. И это не удивительно, ведь у митохондрии -  свой генный аппарат, своя ДНК. Недавно как будто обнаружены две разновидности митохондрий, различающихся между собой некоторыми деталями. Есть гипотеза, что эти две разновидности - два пола, а точнее, реликты тех времен, когда митохондрии (возможно, почти потерявшие самостоятельность потомки еще одной «империи» живого) действительно самостоятельно размножались половым путем и жили вне клеток, времен, когда клеток не было. А были предклетки. Предклетки каким-то образом объединились в целое -  нынешнюю настоящую клетку, объединились, создав на первых порах колонию, временный непостоянный союз, потом, быстро «поняв» преимущества такого общежития, полностью перешли к новой жизни.

Это объединение совершалось не вдруг, в разных вариантах во много этапов. Подтверждение этому - нынешнее разделение живых существ на организмы безъядерные, прокариоты (археи, бактерии, в том числе цианобактерии, сине-зеленые водоросли) и прочие, ядерные, эукариоты. Несмотря на всю примитивность безъядерных существ, они дожили до наших дней, оставшись, правда, на примитивном одноклеточном уровне. Попытки сине-зеленых создать многоклеточный организм после первых успехов остановились на мертвой точке.

По сравнению с этим капитальным разделением организмов на ядерные и безъядерные их разделение на существа, способные к фотосинтезу, и на существа, к нему неспособные, выглядит второстепенным. Академик А. Фаминцын когда-то говорил, что хлоропласты, органеллы зеленых растений, занятые фотосинтезом,- это не простые компоненты клетки, а бывшие самостоятельные организмы, водоросли (может быть, те же сине-зеленые), живущие в симбиозе с

приютившей их клеткой. Сейчас это предположение как будто подтверждается. «Раскопки» в недрах хлоропластов привели биологов к замечательному открытию: и в этих зеленых зернах, как и в митохондриях, обнаружено наследие далеких эпох, своя ДНК, дезоксирибонуклеиновая кислота - основа воспроизводства живой материи.

Как живут органеллы клетки, какие совершают поступки? Именно они участники драмы, имя которой митоз, деление, а сцена действия - клетка. В общем, эта драма, финал которой разделение клетки На две, -  драма одного «автора», но актеры -  великие импровизаторы, каждый раз в зависимости от царства и класса живого мира по-своем> интерпретирующие «авторский замысел».

Вот первое действие. В неизменной пока клетке происходят первые малозначительные движения, расходятся к разным полюсам органеллы диктиосомы (видимо, режиссеры этого первого этапа митоза). В ядре червячками гнутся, делясь пополам, хромосомы...

А вот митохондрии, самые самостоятельные органеллы, ведут себя по-разному. У кузнечика они группируются в несколько пучков (чтобы размежеваться, надо сначала объединиться!). А у скорпиона митохондрии клеток по какому-то своему регламенту, не всегда синхронно с действиями хромосом, соединяются в кольца-хороводы.

Если повредить организм, нанести ему травму, ядра всех ближайших клеток сместятся из центров своих владений к окраине, поближе к месту происшествия. Зачем? Отсюда им легче, ближе управлять «починкой», лечением травмы. Но как это происходит? По какому сигналу, что за движитель такой у ядра, что оно плывет по клетке, как захочет?..

Растение по-разному защищается от избытка света. Оно, например, может расположить листья так, чтобы уменьшить освещение их поверхности. Но хлоропласты, зеленые органеллы в клетках листьев, независимо от этих мер, принимаемых организмом в целом, могут сами, как бы чуя, откуда опасность, довольно быстро «переезжать» к тому концу клетки, который подальше от света, и сдвигаться обратно, только свет ослабеет: процесс фотосинтеза поддерживается на довольно постоянном уровне...

Сколько миллионов лет существовал мир самостоятельных органелл, прежде чем, объединившись, они породили амеб,

одноклеточные растения и животных? Для этого этапа эволюции явно не хватает срока жизни Земли, что заставляет одних ученых сомневаться в правильности определения этих сроков, а других - снова обратиться к гипотезе панспермии - повсеместного распространения зародышей жизни в космосе.

Я не хочу успокаивать читателя утешением, что вот-вот все выяснится. Наоборот, размышления над цитоэтологией, поведением на клеточном уровне, -  неизбежно приводят к вопросу об этологии, поведении, в мире больших молекул, процесс передачи наследственности, строительства белков из кирпичиков-аминокислот идет на уровне молекул. Среди ученых не затихает давний спор, считать ли вирусы организмами. Часто вирус -  это одна молекула ДНК или РНК,содержащая в себе крайне бедную наследственную информацию, а потому не слишком сложная, заключенная в чехольчик из нескольких молекул белка. Вирус, безусловно, обладает поведением. Он подходит к клетке-жертве, оставляет снаружи чехольчик, вводит свою ДНК в клетку, переключая этот завод на производство чуждой и пагубной продукции - новых ДНК зловредных вирусов и их белковых «чехольчиков».

Говорят, что вирус не в счет, что он может существовать только как паразит, а потому он потерял весь арсенал признаков, необходимых истинно живому существу. Это, вероятно, так. Но вирусы (и тем более открытые недавно совсем уж простые вироиды) подтверждают тем не менее возможность поведения на молекулярном уровне. Да и есть уже гипотеза, что при сборке первой сложной, ядерной, эукариотической клетки пивной органеллой, ядром, хранилищем наследственной информации, стал именно вирус, возможно даже, изначально болезнетворный, паразит, но в каких-то условиях и в подходящий момент вместо разбоя и жестокого завоевания произошло «приглашение варяга на трон». «Придите княжить и володеть нами»...

В иные времена роль цитоплазмы нынешних клеток для протоорганизмов-органелл играл «первичный бульон» - питательные смеси сложных органических веществ. А еще раньше, когда и органеллы еще только зарождались, молекулярные комплексы, напоминающие вирус, могли взаимодействовать, воспроизводить друг друга, а тем самым весь примитивный «биоценоз» древней лужи, сообщество макромолекул в целом.

Биоценоз... Да, это слово в науке об эволюции живого еще должно занять подобающее ему место. Разве не напрашивается искушение объяснить основную капитальную загадку эволюции - усложнение ее систем -  развитием целого из содружества, а потом и слияния частей? Разве не видим мы мысленно, как примитивные биоценозы, состоящие из взаимодействующих молекул первичных луж, постепенно эволюционируя через молекулярные комплексы, дали начало новой «луже», новому биоценозу предклеток-органелл? Как биоценоз этих разных предклеток, научившихся каким-то образом окружать себя общей оболочкой - мембраной, создал независимую «лужу» -  первую настоящую клетку? Как клетки, научившись двигаться и сосуществовать друг с другом, создали новые биоценозы вроде рифов докембрийского моря -  строматолитов? И как подобные биоценозы постепенно превратились в цельные, истинно многоклеточные организмы? Вроде губок? А затем и всех прочих?

Да и многие нынешние биоценозы эволюционируют в том же направлении. Французский биолог Реми Шовен рассматривает муравейник не только как биоценоз, но и как организм: очень уж высока взаимозависимость и специализация участников этого биоценоза. И. Крылов, отстаивая свое право на биологическую классификацию «фитоценозов» сине-зеленых водорослей-строматолитов, сравнивал эти постройки с постройками более высокоорганизованных рифоустроителей - коралловых полипов. Ясно, что полипы - это отдельные организмы, но они уже не могут существовать друг без друга и своей коллективной постройки. А их сооружения-общежития вполне поддаются классификации, почти как настоящие организмы.

А разве не тот же принцип видим мы в величайшем достижении эволюции, рождении нового социального существа - ¹ человечества? С его централизованным фондом информации, с накоплением и интегрированием всех культурных достижений величайших индивидуальностей и цивилизаций?..

И снова сливаются биологический и географический подходы к эволюции нашей планеты. Не вульгарное прямое влияние среды на наследственность, а тончайший механизм многосторонних развивающихся связей биоценоза. Течения, волны, соленость диктовали первым объединениям сине-зеленых формы построек. Но сами постройки требовали -  через естественный отбор - биологической перестройки коллективных членов содружества. А перестроившись, те сами стали определять типовые проекты коллективных скелетов. Возникло что-то вроде первой сверхиндивидуальности. Биоценоз сине-зеленых, цианобактерий перерос в докембрии в биогеоценоз: водоросли стали выделять массу кислорода, начавшего менять лик Земли...

...Вот какие мысли могут возникнуть на защите докторской диссертации по сине-зеленым водорослям...

Империи живого

Не раз пришлось оговаривать, что сам момент, когда из одного эволюционного ствола вырастают две ветви, обычно наименее ясен. Именно эти разветвления, самое интересное для нас, потомков, по разным причинам ускользают от прямого наблюдения в слоях земных. Это называется неполнотой геологической летописи.

Первая большая дивергенция-разветвление произошла еще в «первичной луже», где вещества преджизни, по-разному реагируя друг с другом, усложнялись, соединялись и образовали в какой-то момент (и уж этот момент не мог оставить никаких следов в напластованиях эпох) самые первые организмы. Эти организмы еще ничего не умели -  только пожирать то, из чего они образовались, вещества преджизни. Они уничтожали «промежуточный тип», из которого в принципе могли возникнуть организмы еще раз! Но теперь уж точно не возникнут... Именно поэтому жизнь на Земле могла возникнуть (если она возникла на Земле) только один раз. И зародилась она именно с едоков, Гетеротрофов, неспособных еще к фотосинтезу, самостоятельному извлечению углерода из тогдашней атмосферы.

Так что первая большая дивергенция - это ветвление на живое и неживое - без промежуточного «полуживого» связующего звена между ними (нынешние вирусы и фаги могут служить только приблизительной моделью тех первичных полуорганизмов-полукристаллов, ведь сейчас они способны лишь к паразитическому или вспомогательному симбионтному существованию в организмах настоящих).

Дальше были события в мире первых клеток-прокариот (то есть клеток без ядра). Это были «надцарства», или «империи», бактерий и архебактерий (чтоб не путались с бактериями, их часто называют кратко: археи). В эволюции эти «империи» возникли путем еще одной дивергенции, ветвления (а кто был раньше, пока трудно сказать) около 4 миллиардов лет назад.

He исключено, что были и другие дивергенции, другие «империи», не дожившие в самостоятельном виде до наших дней. Архей и бактерий долго не очень-то различали, между ними много общего, но есть и принципиальное отличие: археи представляют более древний первично-бескислородный, анаэробный способ дыхания. Похоже, именно из представителей этих двух империй при их объединении под общей оболочкой (видимо, археи) получилась сначала несколько усложненная, но еще безъядерная клетка (из аэробной эубактерии выводят энергетическую органеллу митохондрию). А затем и настоящая ядерная клетка-кентавр, эукариота. Происхождение самого ядра, столь необходимого для дальнейшей эволюции хорошо защищенного «сейфа», хранилища бесценной наследственной информации, вызывает споры. Японец Такемура в 2001 году доказывал, что это результат вирусной инфекции, заболевания клетки, зла, в какой-то момент обернувшегося добром

Среди собственно бактерий нашлись такие, что очень рано научились фотосинтезу. Цианобактерии, то есть сине-зеленые водоросли, живут на Земле без особых изменений по сей день, но в те времена и они поучаствовали в великом объединении, встроившись в качестве органелл-хлоропластов в клетки эукариот-водорослей (от которых произошли в дальнейшем все зеленые растения).

Три надцарства (эукариоты, прокариоты-археи и прокариоты-эубактерии) сегодня считаются главными в живом мире, фундаментом всей систематики и одновременно эволюции.

В родной нашей «империи» эукариот царства животных, растений и (отдельно) грибов располагаются рангом пониже.

А теперь - конкретно: когда появились - ну, скажем, вот эти самые царства? Низшим из грибов (а это хоть и плохонькие, но уже эукариоты)- 2,4 миллиарда лет. Стероиды, верный признак эукариотных клеток, нашли в слоях подревнее -  2,7 миллиарда лет! С появлением ядра, этого мозга клетки, появилось половое размножение, началась подлинная эволюция видов. Строматолитовым рифам, которым посвятил свою жизнь чудесный человек и замечательный палеонтолог И. Крылов, -  2,4 миллиарда лет. Сами цианобактерии, не сразу научившиеся строить коллективные скелеты, еще старше. Самым древним найденным остаткам одноклеточных, прокариот, простых безъядерных организмов  -  3,4 миллиарда лет. Археи могут быть и еще старше...

ГЛАВА 11

«СХВАТЫВАЯ В СТАНОВЛЕНИИ» (ХРОНИКА ПРЕВРАЩЕНИЙ ДРЕВНЕГО СПОРА)

Пролог в зоне перехода от континента к Тихому океану

- Вначале был материк... Так?

- Ну конечно. Ведь материки старше, чем дно океана! Чуть ли не четыре миллиарда лет назад всплыли среди сплошной океанической коры первые гранитные ядра будущих континентов.

- Простите... Среди океанической. Но тогда выходит: океан был раньше!

- Видите ли... Ну да! Океан, разумеется, был и раньше, только другой. Вода стала поступать на поверхность Земли скоро после рождения планеты - из первых вулканов.

- Вулканов... Значит, они раньше. Это что же получается: все-таки сначала суша?

- Ясно, суша. Об этом и речь.

Последовательность была такая. Сначала я вскочил, словно ужаленный. Ибо нельзя безнаказанно закрывать своим телом горячие струи, текущие из-под черного песка Горячего пляжа. Потом в лицо ударил, опрокинув меня, крутой тихоокеанский накат, холодный, сентябрьский. А потом этот разговор с геологом, товарищем по специальной геологической экскурсии па Курилы.

Я нашел-таки себе подходящую, выложенную булыжником ванну с нормально теплой водой. Удивительное ощущение...

...Необычайный, первозданный покой проникает во все клетки тела из этой странной, пахучей, кислой жидкости, в составе которой (так это осознавалось и почти что чувствовалось) несколько процентов первичной, ювенильной воды, воды, обогащенной тяжелым изотопом кислорода, впервые попавшей на дневной свет, воды, первые капли которой, выжатые из уплотняющихся, расслаивающихся недр молодой Земли, дали около четырех миллиардов лет назад начало голубому зеркалу планеты. Впрочем, прошло несколько лет, и вода из вулканов Тихоокеанского огненного кольца отчасти потеряла право называться ювенильной. Она вовлечена -  через субдукцию, пододвигание океанского дна под материковые окраины - в круговорот длиной в несколько миллионов лет. Это в основном морская вода, которая, погостив в мантии, через вулканы и термальные источники возвращается на дневную поверхность. Даже в вулканах Гаваев и Исландии, где плюмы поднимают материал из нижней мантии, вода вулканов не совсем ювенильная, просто там круговорот помасштабней - в сотни миллионов лет... Первичное разделение земных недр, когда все было в первый раз, давно позади...

Но тогда, на Всесоюзном геологическом совещании 1972 года о таких круговоротах еще никто не думал. Экскурсия была завершением совещания, где и споров-то еще было маловато. На грани двух царств, Нептуна и Вулкана, думалось, скорее о другом, более старом споре, об извечном союзе и противоборстве этих двух великих, основных географических и геологических стихий! О древнем споре ученых -  приверженцев этих царств, которых так и звали: нептунисты и вулканисты. Споре, отголоски которого и сейчас еще живы...

Пролог в Веймаре

Средний этап генезиса мира, мы видим довольно ясно и в какой-то мере воспринимаем его, однако начало и конец, одно, заключенное в гранит, другое - в базальт, вечно останутся для нас проблематичными. И. Гёте

Крылатою мыслью он мир облетел, В одном беспредельном нашел ей предел... Е. Баратынский

К эпиграфам можно относиться по-разному. Одно достоинство в них неоспоримо. Они быстро вводят в курс дела.

Да. Гёте, великий поэт, виднейший биолог, неудачливый физик, один из первых метеорологов, был и геологом. «Геогностом»... И геологом проницательным. Иначе он не мог бы столь четко сформулировать на века вперед главную заботу геологов. Проблема гранита, соотношение этой породы с другой самой распространенной породой земной коры - базальтом в связи с происхождением континентов и океана - сколь запутан этот узел и какое множество нитей ко всем областям наук о Земле ведет начало из этого клубка.

Что искал в геологии и что дал геологии великий человек, олимпиец, счастливец (ибо что же еще можно назвать счастьем, как не безграничность способностей и возможность их применить, если уж они даны судьбой)?

Впрочем, к людям, подобным Гёте, такой вопрос обращать, возможно, неуместно. Любая наука, названная по имени, - геология, биология, физика - это уже известное насилие над природой, единой и делимой на сферы влияния специалистов лишь условно. Не то чтобы Гёте не видел, не признавал этих условных границ, но его душа поэта, широко открытая природе с некоторой даже наивностью, и принимала ее всю целиком, поэтически, даже в научном поиске. Наверное, так же видели мир и другие великие художники-ученые - Лукреций Кар, Леонардо да Винчи, Ломоносов...

Вглядываясь в мир растений, Гёте заметил, что природе претят излишества в способах построения самых сложных органов, что все самое сложное и самое причудливое можно вывести генетически из более простого. Например, самые красивые и фантастические лепестки цветов -  это всего лишь несколько видоизмененные листья тех же растений (теория метаморфоза у растений).

В мире животных его внимание привлекло давно уже подмеченное сходство «общего плана» построения скелета всех позвоночных животных. Многое говорит о том, что он ощущал в этом сходстве нечто большее, чем «величие и простоту первоначального замысла». Не какую-то абстрактную целесообразность увидел Гёте в природе, а следствие и истоки. «В будущем не будут утверждать, -  писал он, -  что быку даны рога, чтобы бодался, а будут исследовать, как мог он получить рог для бодания».

«Генетический принцип рассмотрения» взял Гёте себе вооружение и не расставался с ним никогда.

Именно идея постепенного развития определила пристрастия олимпийца Гёте в начавшейся перепалке между двумя новыми направлениями геологии на рубеже XVIII и XIX столетий - нептунизмом и вулканизмом. Гёте стал нептунистом.

Спор первый

...Вначале была вода. Это воззрение восходит еще к древнегреческой философии. Фалес выводил всю живую и неживую материю из моря. Горы и долы -  результат длительного, постепенного действия воды. Полутора столетиями позже жил в земле эллинов другой философ - Анаксагор. В его воззрениях царили огонь, взрывы и катастрофы. В огне у него рождался мир звезд и планет, дыханием огня произведены на свет Земля, ее горы, даже самая вода.

Может быть, и не стоило бы обращаться к столь седой древности, если бы сам Гёте не столкнул этих живших в разное время людей во второй части своего «Фауста». Спор Фалеса и Анаксагора довольно точно передает современные Гёте распри сторонников нептуниста А. Вернера и зулканистов Дж. Геттона и А. Гумбольдта.

Анаксагор:

След извержений -  гор зигзаги.

Фалес:

Вся жизнь проистекла из влаги...

Анаксагор:

Фалес, ты б за ночь мог из тины

Такие взгромоздить вершины?

Фалес: .

Природы превращенья шире,

Чем смена дня и ночи в мире,

Во всем большом есть постепенность,

А не внезапность, не мгновенность.

Анаксагор:

Но здесь внезапный был толчок.

Плутон внутри огонь зажег,

Равнину газами Эол

Взорвал, и холм произошел.

Да, Гёте были неприятны шум и треск, исходившие от «катастрофических» воззрений тогдашних вулканистов Запада. Гёте не видел причины торопиться: за огромное геологическое время капля камень точит и способна на многое. Правильное напластование земных слоев, остатки морских ракушек и рыб в горных породах, виденный Гёте воочию процесс отложения минералов из целебных источников теплых глубинных вод в Карлсбаде - все наводило на мысль об огромной роли воды в геологическом прошлом. А постепенность, мягкость воздействия воды как нельзя лучше соответствовала эволюционистским предчувствиям Гёте.

У нептунизма были крайности. Вернер считал все породы, даже гранит и даже базальт, выпавшими из раствора. Вулканизм он считал явлением частным, результатом случайных пожаров подземных залежей углей. Но вот что интересно: именно этих крайних воззрений своего сверстника и геологического соратника Гёте не разделял.

И в споре Фалеса с Анаксагором он не держит ничьей стороны. Сам спор их идет так, что видно: Гёте смеется над обоими. Ему вообще не нравятся схоластические споры.

«Говорят, что посредине между двумя противоположными мнениями лежит истина, -  говорил он. -  Никоим образом. Между ними лежит проблема...»

Какие же проблемы лежали между крайними точками зрения тогдашних геологов? Одна сформулирована в том же «Фаусте» устами Мефистофеля:

Фауст:

И чтоб росли, цвели природы чада,

Переворотов глупых ей не надо.

Мефистофель:

Ну да, еще бы. Это ясно вам.

Но я, который был при этом сам,

Скажу другое: в глубине, пылая,

Сверкал огонь и страшный грохот был;

Молоха молот, скалы разбивая,

Утесы на утесы громоздил.

Поныне тьма каменьев стопудовых

Валяется: кем брошены они?

Молчит философ, что ни сочини -

Нет объяснений этому толковых.

Речь идет о гранитных валунах, рассыпанных на равнинах Европы и издавна поражавших воображение наблюдательных людей. Вулканисты видели в них ясное подтверждение «катастрофических» своих воззрений. Они считали, что горы, подобные Альпам, выросли в одну ночь, выворочены из недр земных страшным рывком, разбросавшим по далеким окрестностям обломки скал.

Гёте -  нептунист и «постепеновец» -  высмеивал эти фантастические построения. Но величайшая геологическая, географическая проблема есть, она поставлена устами Мефистофеля. Как же решил ее Гёте? Помог ли ему его генетический метод?

Да, и самым поразительным образом! Он считал, что валуны принесены частью альпийскими ледниками, а частью плавающими льдами моря, покрывавшего Европу прежде. Но «для большого льда требуется большой холод. Я предполагаю, что по крайней мере над Европой существовала эпоха большого холода». Эпоха большого холода - ледниковый период. Для своего времени - блестящее достижение. В решении этой проблемы «постепеновец» Гёте оказался на голову выше ка-тастрофистов-вулканистов.

А в целом гтервый спор вулканистов и нептунистов кончился вничью. И те и другие оказались в чем-то правы, в чем-то нет. Минералы Земли, ее руды образовались и путем вымывания из водных растворов, и вулканическим, и другими, неизвестными тогда способами. В одном только нептунизм отступил: уже в середине XIX века никто не думал о том, что универсальный растворитель -  это первичный океан. Роль такого растворителя перешла к горячим глубинным водам, родственным как раз вулканизму. В этом смысле точки зрения вчерашних противников сблизились. .

Но из первого спора вырос второй, закончившийся или заканчивающийся лишь в наши дни. Спор вулканистов и нептунистов породил проблему гранита.

Спор второй. Граниты и граниты

Этот вид камня встречается на вершинах и в глубине гор, знакомство с ним показывает, что на нашей земле он - основная опора, на которой образованы все другие горы. И. Гёте

Могучий ум смутился перед загадкой гранита. Нептунист откровенно признал: «Нельзя установить его происхождение как от огня, так и из воды». И это во времена, когда считалось установленным: гранит - это первое, что кристаллизовалось из раствора первичного океана. Двойственная природа гранита путает карты любителям быстрых решений вот уже двести лет, и эта двойственность была подмечена Гёте.

Гранит снова и снова приковывал к себе его внимание. Гёте догадывался: гранитный фундамент земной коры - это нечто вроде ее скелета, и, значит, в нем истоки и отгадка происхождения гор, материков и морей. А. Гумбольдт и Дж. Геттон провозгласили пирогенез -  огненное происхождение гранитов. Довольно скоро сформировалась школа противников этого учения, наследников исчезнувшего нептунизма - ме-таморфистов. Так начался второй великий спор геологии.

Центр учения о метаморфизме, этого «неонептунизма», сместился во Францию. Говорят, причина «прозрения» именно французских геологов коренилась в давнем обычае парижан мостить тротуары гранитными брусками из нормандских каменоломен и в дождливой погоде осеннего Парижа. То ли в шутку, то ли всерьез один французский геолог писал, что «лучший способ изучения гранитов заключается в обследовании тротуаров в очень дождливый день... Свежий излом нигде не виден столь ясно и столь отчетливо, как на тротуарных плитах, отполированных ступающими по ним ногами, особенно если эти плиты мокрые».

Что же увидели французские ученые, прогуливаясь по тротуарам Парижа? Гранит плиток был необычным. Он включал в себя, например, окатанные гальки кварца, очень часто переходил в полосатую, слоистую, но гранитного состава породу - гнейс. При обследовании каменоломен оказалось: гранит рабски копирует, повторяет текстуру (внешний облик) не гранитных вмещающих толщ осадочного происхождения -  каких-нибудь глинистых сланцев, откладывавшихся сотни миллионов лет назад на дне давно исчезнувшего озера. Выходило, гранит мог образовываться почти по-нептунистски: путем медленного, постепенного (как порадовался бы Гёте!) замещения атомов осадочных пород ионами «гранитных соков», или «эманации», или «флюидов» земных недр. Но магматисты (так называли себя теперь наследники вулканистов) не сдавались: они указывали на гигантские «вторжения» этой породы в земную кору, гранит часто явно «тек», протискиваясь в трещины или грубо обламывая и заключая в себе куски стенок тех же вмещающих пород.

В середине XIX века этот накалившийся было конфликт внезапно утих, когда немецкий геолог Ф. Шерер указал разгорячившимся противникам, что само противопоставление магмы и горячих соков земных недр -  термальных растворов -  нелепо. В природе нет резкой границы между этими двумя жидкостями. В магме есть вода, и немало. Этим-то она в сущности и отличается от лавы - простого расплава. «Весь гранит в определенное время существовал в виде водяной пасты или влажной магмы», -  говорил Шерер.

Лабораторные позднейшие эксперименты показали: гранитная каша, паста, может течь в присутствии воды под давлением в четыре тысячи бар при температуре шестьсот пятьдесят градусов. Такая магма даже не светится! Она и раствор и расплав одновременно, что раз навсегда примиряет гидротермистов и магматистов. В природе, говорил американский ученый Рид, есть «граниты и граниты». Горячая паста-магма -  мастер на все руки. Она может внедриться в растянутые, ослабленные участки земной коры и образовать мощный сплошной массив - батолит, плутон, как называют его геологи, а может более подвижными своими составными частями медленно просачиваться в осадочные слои, пропитывать и постепенно «гранитизировать» их. Конечно, нужно уметь отделять «граниты от гранитов» и из вполне практических соображений. В зависимости от способа проникновения гранита в кору его сопровождают разные руды, разные полезные ископаемые. Например, в Забайкалье золото идет из глубоких недр Земли вместе с вулканическими и магматическими продуктами, но собираться в месторождения, во всяком случае в некоторые виды месторождений, любит в «не-догранитизированных» осадочных породах.

Спор метаморфистов и магматистов закончился, можно сказать, только что. Произошло то, что предвидел Гёте:

Как низвергают королей,

Развенчан будет и гранит...

Но проблема гранита на этом не была решена. Спор, и еще более яростный, продолжался вокруг глубинного первоначального источника гранитной магмы. Это был спор о первичности гранитного (кислого) и базальтового (основного) вулканизма, о первичности континентального (в основном гранитного) и океанического (базальтового) типов земной коры. Он, этот спор, самым неожиданным и чудесным образом вновь поворачивал к своим истокам, к первоначальному спору нептунистов, объявлявших, что вначале был океан и континенты постепенно появлялись из его пучин, и вулкани-стов, считавших океан вторичным явлением на твердой земле. Ибо, как писал видный советский геолог П. Кропоткин, «проблема происхождения гранитной и базальтовой магмы оказывается... проблемой происхождения материков».

Спор третий. Вначале был океан...

В глубочайших недрах Земли покоится он (гранит) непоколебимо, его высокие хребты поднимаются ввысь, и вершин их никогда не охватывали все охватывающие воды. И. Гёте

Итак, нептунист Гёте сделал для гранита исключение: «все охватывающие воды» не охватывали гранитных вершин. Если развить эту мысль так, как это присуще современным геологам, то можно сказать: в безбрежном «все охватывающем» первичном океане неколебимо торчали одни лишь гранитные острова, ядра будущих континентов, которые потом стали разрастаться, присоединяя к себе все новые участки суши. До чего же это близко к современным воззрениям на историю взаимоотношений океанов и материков!

Но Гёте -  сын своего времени, и он развивает свою мысль вовсе не так. «Сидя на высокой (гранитной) скале и взирая па широкие дали, я могу сказать (себе): здесь пребываешь ты непосредственно на основе, простирающейся в глубочайшие места Земли, никакие более новые слои, никакие более новые скопления стекшихся обломков не залегли между тобой и крепкой основой первичного мира». Сейчас мы знаем, что под гранитом везде лежит другая основа - базальтовый слой коры. В океанах этот слой обнажен.

Но, поправив Гёте, мы вдруг замечаем, что сами оказываемся в заколдованном круге противоречий. Если первичная основа мира не гранит, а базальт, и если вначале был океан, а не континент, то как объяснить тот факт, что базальтовое дно современных океанов там, где его удалось пробурить и измерить его возраст, почти сплошь молодое? Оно очень мало покрыто осадками, берега океана часто срезают континентальные структуры. Как объяснить тот факт, что в гранитных ядрах древних континентов -  в Канаде, Карелии, Африке - геохронологи обнаружили самые древние породы планеты, почти равные ей по возрасту (около четырех миллиардов лет), а в океане, где обнажена «базальтовая основа мира», ничего древнее мела и юры (сто -  полтораста миллионов лет) пока не обнаружено? И мы оказываемся в еще более затруднительном положении, чем Гёте, который сидел когда-то на вершине Гарца, месте действия «Вальпургиевой ночи», размышляя о граните -  первооснове мира, и безуспешно пытался вывести из этой первоосновы генетические ряды всех прочих горных пород Земли. Но даже и этому, на современный взгляд странному, занятию, можно найти аналогию в нынешних геологических теориях. Некоторые советские геологи почти до конца тысячелетия придерживались концепции океанизации, базификации континентальной земной коры, превращения гранитов в более основные породы типа базальтов. Это, по их мнению, происходит в зонах островных дуг типа Курильской, на границе континента и океана. Но в этом случае первичны континенты, океаны появляются и растут по мере развития океанизации. Все новые и новые куски континентов, разъедаемые снизу горячим дыханием мантии, становятся тоньше, теряют гранитный слой и наконец полностью превращаются в молодой базальт - ложе океана. И будущее планеты, правда очень отдаленное, становится ясным: сплошной океан...

Так противники мобилизма объясняли, почему дно океанов моложе, чем континенты. Почему Атлантика и Индийский океан грубо обрубают края континентальных глыб, а в Тихом океане гранитный слой континентов исчезает постепенно в пределах прибрежных морей и островных дуг: здесь процессы «съедания» гранитов идут медленнее. Если же продолжить эти процессы в прошлое, то окажется, что вся планета была когда-то покрыта сплошной континентальной корой...

И вот тут-то гипотеза океанизации попадала под удар: сплошной гранитной коры на молодой Земле быть не могло, она не успела бы выплавиться из мантии Земли.

«Это невозможно по физико-химическим данным»,-  сказал тогда академик А.П. Виноградов. И действительно, трудно представить себе погружение огромных блоков легкого гранитного слоя в тяжелые породы океанского дна. Зато обратный процесс - выплавление и «всплывание» легких шлаков континентальных пород из тяжелых основных -  гораздо правдоподобнее, и лучше стыковался с новой мобилистской глобальной тектоникой.

И вот сейчас основной, опорный, «строительный» материал для геолога, первооснова мира - это мантия Земли, которая, судя по всему, имеет даже более основной, щелочной, состав (ультраосновной), чем даже базальты. От ультраосновных пород мантии современный «геогност» строит генетический ряд, основанный на химическом составе, с постепенным переходом к гранитам через базальты, андезиты, дациты...

Все эти вулканические породы состоят из одних и тех химических «кирпичей», но только каждый следующий этого ряда все кислее, то есть содержит больше кремнекислоты, кварца (SiO2), которого много в граните, и все легче, беднее тяжелыми металлами, железом, титаном, магнием, кальцием.

- Стоп! -  скажет читатель. -  Речь идет о вулканических породах. А разве гранит - вулканическая порода? -  И подобно нептунисту старых времен, нападающему на вулканис-та, добавит: «Покажите нам вулкан, из которого изливался бы жидкий гранит».

Да, такого вулкана нет. Нет гранитной лавы по той причине, что водно - гранитная каша -  магма остается жидкой, только пока разжижающая ее вода удерживается в ней большим давлением земных недр. Как только это давление упадет при подходе к земной поверхности, гранитная магма бурно вскипит, потеряет воду и либо затвердеет, либо, если поток тепла высок, изольется из вулканов в виде кислых лав, иногда -  вулканических стекол, повторяющих гранит по химическому составу, но не кристаллизующихся подобно ему при остывании. Именно этим объясняется загадочная боязнь гранитных «плутонов» подходить к земной поверхности ближе, чем на несколько километров. Там же, где гранитные породы нынче лежат на поверхности, они наверняка обнажены истирающим действием эрозии.

Итак, основной «генетический ряд» геологии построен. Это дифференциация, разделение вещества мантии по плотности, выплавление все более легких пород вплоть до гранита.

To, к чему стремился Гёте. Только опорный материал не гранит, а скорее его антипод базальт, гораздо более близкий к первичному «субстрату» внутренностей Земли. Но основной результат - очень похожий на тот, что виделся Гёте: рост континентов из безбрежного океана...

Правда, оставался еще вопрос о молодости базальтового дна нынешних океанов, даже столь заведомо старого, как Тихий. Но и этот парадокс разрешили в рамках нового мобилизма: дно океана непрерывно обновляется, двигаясь широкой лентой от срединных океанических хребтов, где оно зарождается. Эта лента исчезает, тонет, не успев достаточно постареть, заворачивает в глубь Земли либо под континентами, либо в районе островной дуги, например к востоку от Курил. Так и выходит, что дно древнего океана моложе более молодого материка.

Эта драма идей еще далека от развязки, и жаль, что современные искусство и наука ушли друг от друга настолько, что трудно ожидать воплощения этой драмы в некоем новом «Фаусте». Теряет от этого не только поэзия, искусство, теряет наука, ибо, как говорил в 1932 году, в сотую годовщину смерти Гёте, физик Гейзенберг, «каждое истинно великое поэтическое произведение способствует действительному пониманию тех областей мира, которые иным путем понять очень трудно».

Но еще раньше вулкан. Кто победил?

Теплоход «Приамурье» вез восвояси экскурсию геологов -  участников Всесоюзной конференции. С Курил - на Сахалин и далее во Владивосток. В Охотском море нас захватил шторм. Он был короткий и устрашающе живописный. Почему-то никого не укачало. Полевики толпились на палубе, отдавая дань уважения все еще - увы!- чужой им стихии. Первооткрыватель якутских алмазов, перекрывая громовое шипение волн, читал небольшой кучке любителей Маяковского и Есенина. А по другому борту спорили о геологии. Там я и встретил вдруг... вулканиста. Самого настоящего вулканиста, который все сущее вплоть до океана, до жизни на Земле, а значит, и до нас с ним выводил из вулканической деятельности! Он не был похож на призрак далекого прошлого и на нечистую силу из «Вальпургиевой ночи» и к самому нептунисту Гёте относился с полным пиететом. Он даже имел настоящую фамилию, имя и отчество. Мархинин Евгений Константинович.

Мархинин -  вулканолог. Он жил на Сахалине. А местом его работы были вулканы Курило-Камчатской гряды, та самая зона перехода от континента к Тихому океану, где один вид коры переходит в другой.

Вначале были вулканы. Как и нынче, они изливали лаву, извергали газы и пепел. Все это происходило на юной Земле, только что подернувшейся молодой корочкой почти того же состава, что и выплавившая ее мантия. Океана не было просто потому, что еще не было жидкой воды. А океанический, однослойный тип коры уже был...

Газы, извергаемые вулканами, образовали вторичную атмосферу Земли, состоящую в основном из азота, углекислого газа и водяного пара, пришедшего на смену первичной догеологической метано-аммиачной атмосфере. На остывшей коре появились зачатки будущего океана, собирающие в себе воду, выведенную вулканами из мантии.

Вулканы изливали лаву, пепел, наращивали вокруг себя толщу коры, магма проходила все более запутанным и долгим путем и стала успевать по дороге расслаиваться, дифференцироваться. Так появились в составе коры базальты, затем андезиты, дациты и наконец граниты, которые, многократно переплавляясь и путешествуя в виде магмы, пропитывая окружающие породы своим влажно-горячим дыханием, меняя их по своему образу и подобию, начали накапливаться, ибо дальше дифференцироваться им было некуда, это был конечный пункт процесса. Так появились первые гранитные ядра будущих континентов, судьба которых с тех пор определена: расти и плавать в составе литосферных плит по всей поверхности Земли. Так работает этот автоматический механизм и по сей день: там, где кора начала толстеть, она будет разрастаться уже неудержимо.

На территории Монголии и Казахстана ученые прослеживают погребенные в земле остатки древних островных дуг почти исчезнувшего океана Тетис. (Возможные его осколки -  Средиземное, Черное, Каспийское моря.) Как и современный Тихий океан, Тетис был украшен гирляндами вулканических островов, и это определило его судьбу. По еще неясным причинам геосинклиналь, состоящая из островной дуги и окраинного моря, возникает у края континента, чтобы прирастить к этому континенту новые владения. Вулканическая дуга извергает миллионы кубических километров породы, причем можно проследить, как по мере утолщения коры и старения дуги все более кислыми становятся вулканические продукты и как наконец в ней появляются признаки «гранитизации». Окраинное море типа нынешнего Охотского заполняется осадками, конечная судьба которых предрешена: они тоже будут пропитаны когда-нибудь гранитизирующими «миазмами» земных недр. Потом вся геосинклиналь в целом присоединяется окончательно к континенту, причем очень часто вчерашнее окраинное море вздымает накопленные морские осадки в виде горных хребтов. Вслед за присоединением новых владений континент стремится «обсушить» его, поднять к небесам.

Дальневосточные геологи проследили по берегам Японского, Охотского, Берингова морей кулисы вчерашних островных дуг, уже присоединенных к континенту. Как годовые кольца, древние геосинклинали отмечают рост Азиатского континента в сторону Тихого океана. Да и нынешние островные дуги не одного возраста. Скажем, Сахалин -  это уже готовый участок континентальной коры. Япония, Камчатка близки к тому, чтобы перейти к заключительной фазе «континентизации». Курилы, Алеуты молоды, они еще только начинают...

Таинственным и не совсем понятным образом связан геосинклинальный способ разрастания континентов с их дрейфом, перемещением по лику Земли. В молодых Атлантике и Индийском океане почти нет островных дуг, эти океаны раздвигаются подобно пневматическим дверям метро. Древний Тихий океан не только «зарастает» континентами, он, видимо, еще сужается и в результате приближения Америки к Азии и Австралии. Случайно ли обе беды свалились на один океан? Видимо, нет, ибо точно так же «закрывался» в свое время и Тетис, стиснутый с одной стороны разросшимися геосинклиналями Азии и Европы, а с другой - наплыванием с юга «дредноутов» Африки и Индии. Но истинная природа этой связи неясна.

Итак, современные вулканисты считают, что все вещества земной коры выходят из мантии через жерла вулканов.

Выброшенный вулканический материал лишь переотлагается, вступает в реакции, изменяется под действием воды, воздуха, солнечной энергии, жизни. А сама жизнь? И она, основанная на углероде, выброшенном когда-то из вулканов в виде углекислого газа, по Мархинину, вулканического происхождения. Такой неожиданный исход получает древний спор нептунистов и вулканистов. Странный результат: сначала был вулкан, потом океан, потом континент. Кто же выиграл?

Эпилог в Веймаре

«При наблюдениях сами ошибки полезны тем, что они обращают на себя внимание и остроумному дают повод для упражнений» -  так заканчивал Гёте свою статью «О граните». В науке ничего не пропадает даром, даже ошибки -  при условии, что это ошибки незаурядного человека. Антиньютоновская теория цвета Гёте, глубоко нефизичная и ошибочная, снова и снова привлекает внимание физиологов: в ней множество тонких наблюдений и обобщений, связанных с человеческим восприятием цвета. С «генетическим рядом» цветов, якобы развивающихся от белого через спектр к черному, Гёте связал свой ошибочный генетический ряд горных пород «от гранита». На этой основе, на основе двух ошибок (!), он предложил раскрасить первую в мире геологическую карту - карту Тюрингии, разработанную по его инициативе. Но только ли случайностью можно объяснить удивительный успех геологической «легенды» Гёте: в 1878 году первый Международный геологический конгресс специальным решением узаконил ее?

В 1821 году, когда вышла в свет геологическая карта Тюрингии, Гёте радостно откликнулся на это событие словами, выражающими всю его любовь, старую привязанность к геологии: «Когда я подумаю, сколько я за 50 лет потрудился в этой специальности (геологии. -  А.Г.), как мне ни одна гора не слишком высока, штольня -  низка и пещера - лабиринтообразна, я вспоминаю частности и хочу соединить их в общую картину, и настоящая работа (карта.- А.Г.)... мне приходится весьма кстати...»

ГЛАВА 12

ПРЕДЖИЗНЬ. ОТ ПАНСПЕРМИИ К БИОПОЭЗУ

Февраль 1972. года. Контейнер с драгоценной лунной почвой извлечен из вернувшейся «Луны-20». Извлечен с величайшими предосторожностями. Карантин. Земные микроорганизмы не должны, преждевременно попав в инопланетную среду, искажать картину,, а зародыши чуждой жизни (если они есть) -  попасть в земную биосферу.

Если они есть... Точно такому же карантину подвергались до этого американские космонавты, навестившие Луну. Нудный двухнедельный карантин по возвращении из триумфального полета. Опасения понятны. Еще Г. Уэллс в «Борьбе миров» очень правдоподобно описал, что ждет инопланетянина при столкновении с непривычными микробами. Опасения пока остаются, хотя каждый раз не подтверждаются. Почему? Ответ на этот вопрос уводит нас далеко и в пространстве и во времени.

Крайности смыкаются

Некоторые ученые высказывают такую крайнюю, скептическую точку зрения. Самозарождение жизни на Земле - счастливейшая из случайностей. Для ее осуществления требуется такое количество нечаянных совпадений, что вероятность этого события скорее становится невероятностью.

В науке нередко бывает, что крайности смыкаются. Другая крайняя точка зрения, оптимистическая на первый взгляд гипотеза панспермии, постулирующая повсеместное распространение жизни, в сущности основана на той же посылке, что и мнение скептиков!

Гипотеза панспермии... Под лебедевским световым давлением, «в метелях космической пыли» летят, согласно этой гипотезе, от звезды к звезде зародыши жизни -  споры наиболее простых ее форм. Зародившись невесть где и когда, эти споры со всей заложенной в них программой дают начало многочисленным, но довольнооднообразным эволюциям по всей Вселенной. Все предрешено...

Тут-то и смыкаются, казалось бы, исключающие друг друга точки зрения. Они сходятся в том, что жизнь -  совершенно исключительное, чуть ли не разовое событие во Вселенной. Отличает их лишь одна тонкость: у скептиков это исключительное, чудесное событие получает космическое распространение только в эпоху межзвездных полетов, а у панспермистов -  еще на этапе самых примитивных, зародышевых форм.

Они сходятся и в том, что по существу отвергают возможность самозарождения жизни. С одной стороны, истоки жизни выводятся с грешной Земли в вечный и бесконечный космос, где их поиск теряет всякий смысл. С другой -  нагромождение вероятностей (а точнее, невероятностей), которое уводит мысль от физической сути дела, ставит нашу Землю в исключительное положение.

Говорят, скептицизм полезен науке, но «вероятностный» скептицизм по существу призывал свернуть целое научное направление, которое добилось уже немалых успехов.

В историю и в учебники вошел классический опыт Миллера и Поннамперумы. Они воссоздали в колбе первичную атмосферу Земли (сейчас такая атмосфера у планет-гигантов). В смеси метана, аммиака и воды час за часом, изо дня в день происходили грозы - электрические разряды. И с каждым днем вода в колбе желтела и бурела, наполнялась сложными органическими самопроизвольно зародившимися веществами.

Здесь были не только какие-то там углеводороды, сахара и органические кислоты. Аминокислоты, чуть ли не все «кирпичики» белков, были тут же. А белок -  это основа жизни.

Ученые ставили все новые опыты, соревнуясь, чей опыт будет проще, ближе к естественным условиям и у кого полученные органические вещества будут сложнее. И на практике многократно опровергли многочисленные скептические прогнозы сторонников «вероятностного» подхода к проблеме. На Втором международном симпозиуме по проблеме происхождения жизни, который состоялся во Флориде, Дж. Оро из Хьюстонского университета доложил, что из синильной кислоты у него r очень простом опыте самопроизвольно получился органический полимер аденин. Вот схема этой реакции, не требующая особых пояснений:

HCN + ультрафиолетовое облучение -> H₅C₅N₅.

В дискуссии Дж. Оро, возражая «вероятностным» скептикам, говорил: «Вероятность того, что пять атомов водорода, пять углерода, пять азота, встретившись случайно, займут нужные места и образуют аденин, ничтожна и без особой силы необъяснима». В физике, продолжал он, есть нечто похожее. Если смешать восемь протонов, восемь нейтронов и восемь электронов, то случайное получение атома кислорода (а он состоит как раз из этих частиц) невозможно.

Тем не менее в недрах звезд образуется кислород. Его в космосе очень много, как и многих других элементов. Здесь дело не в слепой вероятности, а в закономерности. Образование сложного в каком-то смысле предопределено. В углероде «заложена» вероятность (очень высокая! ) захвата альфа-частиц, в результате чего неизбежно получается кислород. Такой ступенчатый подход и объясняет, по мысли Дж. Оро, столь «невероятные» события, как самопроизвольное зарождение преджизни -  сложных органических веществ.

Когда Оро упомянул «особую силу», встрепенулся тот, в чей огород был камешек, -  доктор Мора. На конференции во Флориде именно он пытался воскресить виталистическое представление об особой «жизненной силе», без которой материя, даже самая сложная, будто бы мертва. (Я писал уже о телеологическом подходе к проблеме целесообразности, предопределенности. Этот подход жив: иногда и сейчас пытаются подменить в трудных случаях причину некоей конечной, целью. Представители этого направления, как бы обрадовавшись трудностям вероятностной гипотезы первоначальной эволюции преджизни, стали нажимать на то, что некая особая сила - Творец, по всей вероятности,- воодушевленная величественной перспективой, могла спрямить вероятностный путь. Оро же, отбиваясь от вероятностного пессимизма, не дал ходу и виталистическому «оптимизму». И наметил свой вариант нетелеологической, естественно-научной предопределенности.)

Кровно задетый доктор Мора встал... и,дальше произошел очень интересный разговор.

Мора: Вряд ли следовало тратить шесть месяцев на то, чтобы поверить в возможность возникновения аденина из цианистого водорода. Я бы поверил в эффект быстрее.

Саган: Наш оптимизм в сравнении с вашим, доктор Мора, представляется просто пессимизмом.

Оро: Поскольку доктор Мора обладает столь совершенной интуицией, я бы посоветовал ему самому заняться экспериментированием.

Чтобы читателю стал ясен драматизм этой сцены, поясню: аденин, полученный Дж. Оро с помощью ультрафиолета из синильной кислоты, столь распространенной в космосе,-  важнейшая составная часть нуклеиновых кислот. А это уже очень высокий, генетический уровень организации!

Началось с самокатализа?

В добиологической, гео- и биохимической эволюции вещества был один очень волнующий момент. В какой-то точке медленное образование и накопление органических веществ под действием ультрафиолета и грозовых разрядов резко, лавинообразно ускорилось. Появились вещества-катализаторы, способные в сотни раз ускорять образование «себе подобных» молекул. Это было еще не размножение и даже не первая репликация, самовоспроизведение, но что-то очень по сути похожее. Советские ученые А. Красновскнй и А. Умрихина с помощью того же ультрафиолета получили в смеси формальдегида, аммиака и воды (эта смесь есть в космосе, например в головах комет) очень сложные соединения порфирины. Волнующее открытие! Дело в том, что у этих крайне важных для жизни веществ (к ним принадлежат, например, хлорофилл и красный гемоглобин крови животных) есть чудесное свойство - свойство самокатализа. Раз появившись, они стократно ускоряют появление новых молекул порфиринов.

Пока в земной атмосфере не было кислорода, а значит, и озона, задерживающего ультрафиолет, органические вещества могли потреблять солнечную энергию, медленно создаваться и накапливаться без фотосинтеза. Когда же появились порфирины и быстро распространились по планете, вступил в действие механизм фотосинтеза, который начал формировать кислородную атмосферу, а значит, и озонный экран на пути ультрафиолетовых лучей. Но нужды в ультрафиолете уже не было, порфирины прекрасно использовали видимый свет. Больше того, ультрафиолет стал вредным для зарождающейся жизни. Мавр сделал свое дело...

Так вырисовывались контуры механизма, неотвратимо и неизбежно ведущего преджизнь к жизни, а науку об этом волнующем времени -  к освобождению от остатков витализма и «вероятностной» схоластики. И это стало ясным еще на том же Флоридском совещании. Пикировка по поводу вероятностей закончилась шутливым и примирительным образом.

Оро: Как сказал один шутник, по теории вероятностей мы все должны были бы быть мертвецами. Тем не менее мы живы.

Чаргафф: Но мы все-таки умрем.

Мора: В том-то и беда...

Карбосферы планет

Здесь нам можно пока оставить химиков и обратиться к космосу, откуда возвращаются межпланетные корабли и космонавты, которые должны проходить проверку на инопланетную заразу. В 1834 году внимание шведского химика И. Берцеллиуса привлекли углистые хондриты, метеориты, содержащие самые, можно сказать, «живые» органические вещества -  парафины, асфальтены, ароматические и нефтяные углеводороды, сахара, жирные кислоты. И. Берцеллиус пришел к выводу, что углерод метеоритов -  неживого, минерального происхождения, причем первичного, космического.

Но вот в 1960 году на анализ в лабораторию нефтяной монополии «Шелл» попадает углистый хондрит «Оргей». Сотрудники лаборатории тщательно исследуют метеорит и публикуют сенсационное заявление: органические вещества метеорита - это остатки неземной жизни. «Мертвая» материя не может породить ничего подобного. На недавно прошедшей в Париже Третьей конференции по происхождению жизни француженка Россиньоль сообщила, что нашла в том же метеорите «Оргей» что-то похожее на пыльцу или споры неземных форм жизни... А потом и президент Клинтон объявил, что американским ученым удалось найти остатки неземной жизни в метеорите, найденном в Антарктическом леднике. Причем метеорит на самом деле был необычным: с высокой степенью вероятности он прибыл с Марса, то ли выбитый оттуда крупным астероидом, то ли выброшенный марсианским вулканом. Но если марсианское происхождение метеорита подтвердилось, то с остатками жизни американцам пришлось притормаживать. Не подтвердилось.

Спор продолжается. Так или иначе ясно, что космос содержит в себе по крайней мере сырье для будущих биохимических эволюций. Но где и когда именно оно возникло?

В первичном холодном газово-пылевом облаке, которое, возможно, дало впоследствии начало планетам, метан, аммиак, лед полимеризовались под действием ультрафиолетовых солнечных лучей. Газы тысячи раз переиспарялись и конденсировались на частицах железа и силикатов. Но после каждого переиспарения на твердых частицах нарастал все более толстый слой органических веществ: ведь они не испарялись, а накапливались. Так работала обогатительная фабрика сложных молекул в космосе, по мнению Дж. Бернала. Так органические вещества оказались в составе горных пород всех планет, когда первичное облако сгустилось в ряд крупных и мелких небесных тел.

Американский физик Дж. Меллер даже вводит новый астрогеологический термин - «карбосфера». Эта оболочка, состоящая из горных пород, обогащенных органическими веществами, обязательно есть, по его мнению, в недрах всех планет Солнечной системы, в том числе и на малых планетах -  астероидах.

А еще на малых планетах (сто -  пятьсот километров в диаметре), возможно, есть вулканы. И безусловно есть они на спутниках больших планет. По гипотезе Дж. Меллера, вулканические взрывы легко выбрасывают за пределы слабого притяжения малых планет «вулканические бомбы». Так, он считает, произошло большинство метеоритов. (Близкую гипотезу еще прежде выдвинул советский астроном С.К. Всехсвятский. Впрочем, соударения космических тел тоже порождают метеориты-осколки, состав которых зависит от того, с какой глубины его выковырнула космическая катастрофа.) С уровня карбосферы вулканы астероидов и спутников или астероиды выбрасывают углистые хондриты, нашпигованные сложными органическими веществами. .

Есть карбосфера и в недрах Земли. Сколько в ней хранится сложных органических веществ? Если посчитать, сколько их в метеоритах сейчас, то окажется, что в целом - одна сотая процента от всей массы известных небесных камней. Можно допустить, что в Земле -  то же соотношение.

Это значит, что карбосфера Земли содержит 6 10^,7тонн углеводородов. Много ли это? По подсчетам геологов, всех органических веществ, и ископаемых и «живых», в земной коре сейчас в сотни раз меньше! Выходит, жизнь лишь чуть-чуть задела ничтожную часть карбосферы Земли. Остальное органическое вещество, скрытое где-то в толще мантии планеты, «живет» своей совершенно неисследованной минеральной «жизнью», вступает в реакции, нагревается, полимеризуется и лишь изредка, гомеопатическими дозами поступает в земную кору в виде месторождений нефти и газа. А когда это произошло впервые и вещества карбосферы вышли на дневную безжизненную поверхность, началась история «первичного бульона», выплеснувшего в мир замечательнейшую из биосфер.

Многие геологи не согласны с гипотезой неорганического происхождения нефти. Разъяренные филиппики на эту тему нередки сегодня на просторах Интернета. Это их право, и тема этой главы далека от давнего спора органиков и неоргаников. Здесь мне хочется только подчеркнуть, что без этой гипотезы, даже если она и ошибочна, не было бы, возможно, всей современной науки о самозарождении жизни. В подтверждение приведу еще один отрывок из стенограммы Флоридского совещания по происхождению жизни.

Дж. Буханан (Массачусетский технологический институт): На основании чего доктор Опарин пришел к мысли о том, что сложные органические молекулы синтезируются из метана, аммиака, воды и водорода?

А. Опарин: В опубликованной около 40 лет назад (в 1924 году) книге я писал, что меня натолкнуло на эту мысль предположение Д.И. Менделеева о неорганическом происхождении нефти.

Жизнь -  из минеральных источников?

Говоря о периоде, предшествующем появлению жизни, я ни разу не упомянул слово «океан». И это не случайно. Считалось, что жизнь возникла в океанах. Но точнее было бы сказать: в жидкой воде. Тем более, когда речь идет о временах, когда и океанов-то, возможно, еще не было. А биохимическая эволюция вещества уже шла. Профессор С. Фокс считает, что белки могли зародиться на горячей вулканической лаве во влажной первичной атмосфере. Его опыты как будто подтверждают это. И. Шкловский и К. Саган, советский и американский астрономы, предположили, что первые организмы возникли в первичной атмосфере под действием гроз, как в опытах Миллера. По их мнению, в ядовитых атмосферах Юпитера и Сатурна и их больших спутников гораздо больше шансов встретить преджизнь или даже какую-то примитивную жизнь, чем, скажем, на Венере или Марсе. Сегодня самые большие надежды связывают с Титаном, спутником Сатурна, и Европой, спутником Юпитера.

В 1936 году президент АН СССР В.Л. Комаров высказал мысль о том, что жизнь могла возникнуть в... горячих источниках. Советский исследователь доктор геолого-минералогических наук В. Флоровская разрабатывала эту концепцию.

Горячие недра планеты, заполненные перегретой водой, прекраснейшим из растворителей,- эго огромная химическая фабрика. Рассеянные элементы по граммам собираются, переносятся и складываются в ценные месторождения полезных ископаемых. Изучая изверженные породы Кукисвумчорра (Хибины) и Дарасунского золоторудного месторождения (Забайкалье, там когда-то довелось поработать в экспедиции и автору этой книги), Урала и Кавказа, геологи обнаружили в них закономерный ряд соединений углерода. Самых простых -  в выходах горячих лав, более сложных - по мере падения температуры и очень сложных - в породах, которые образовались в остывающих теплых водах -  гидротермах. В этих породах -  травертинах оказались не только углеводороды и органические кислоты, но даже и аминокислоты, составные части белков.

В. Флоровская и ее сотрудники пришли к выводу: самые сложные соединения добиологической эволюции материи должны создаваться на твердой поверхности в тонкой пленке воды, насыщенной органическим веществом, при быстром падении температуры. и еще одно условие: внезапное о6лучение на конечной стадии синтеза ультрафиолетовыми лучами. В этот момент могут образоваться не только порфирины - родственники гемоглобина и хлорофилла,-  но, возможно, и белок!

Высокогорный курорт Джермук. Вода всемирно известных источников перехватывалась прямо при выходе на поверхность и подвергалась тщательному анализу. Все меры против возможного загрязнения были приняты. И что же? В воде были найдены и порфирины, и, что особенно удивительно, белок! Хочется верить -  юный, ювенильный, минеральный, доорганический белок! Что, впрочем, еще нуждается в дальнейших доказательствах.

Кстати, не в этих ли ювенильных органических веществах таинственная целебная сила Джермука и других минеральных вод? Известно, как важно проводить лечение водами прямо при их выходе на поверхность, как ослабевают целебные из свойства при упаковке в бутылки. Попытки химически воспроизвести минеральные воды, растворяя в правильной пропорции все нужные соли, заканчиваются неудачей: все полезные свойства вод воскресить не удается...

В. Флоровская проводит простой расчет. Она определяет, сколько углеводородов выносит даже не очень насыщенный ими источник подземных вод, скажем тот же Джермук. Получилось: за миллион лет Джермук вынес к поверхности 5,2 миллиона тонн углеводородов - масштабы небольшого нефтяного месторождения. Флоровская делает вывод: не только жизнь, но и нефть -  продукты гидротермальных процессов. Горячая подземная вода -  вот, возможно, фабрика синтеза и одновременно транспортер природных углеродистых веществ из недр земных, от карбосферы, к поверхности Земли.

Читателя, возможно, несколько озадачит количество вероятных способов зарождения жизни. Не свидетельствует ли оно о слабости науки? Вероятно, нет. Изобилие путей, ведущих к жизни, лишний раз подтверждает ее неизбежность. Все они и еще какие-то пока неизвестные могли реализоваться, дать разные зародыши преджизни, которые затем, объединяясь, взаимодействуя, вступая в первичную борьбу за существование и отбор, дали начало собственно жизни. Поэтому такое разнообразие не пугает специалистов.

Доктор С. Фокс по этому вопросу сказал следующее: «...при варке первичного бульона не было недостатка ни в исходных компонентах, ни в кухонной утвари».

Преджизнь и живое

Итак, нефть не обязательно произошла из останков древней жизни. Но почему же тогда нефти много не во всех пластах, почему ее больше в отложениях эпох, когда жизнь расцветала, и мало, почти нет в осадках, бедных жизнью, например в осадках, оставленных уже знакомым читателю таинственным пермотриасом?

4 июля 2005 года открытая в XIX веке комета Темпель-1 была «обстреляна» зондом с пролетавшего мимо космического робота Дип Импакт. Среди летучих веществ, поднявшихся при взрыве, нашли гораздо больше органических веществу чем ожидали. Видимо, кирпичики жизни могли зародиться и в космосе, на кометах, которые сыграли, по самым принятым на сегодня теориям, важное участие в становлении планетных атмосфер, земной гидросферы и, вероятно, жизни

Но, задав такой вопрос, мы в сущности на него уже ответили. Причем нетривиальным образом. Самое неясное с эволюции живого -  это как раз смена вспышек жизни ее угасаниями. Реконструкция палеоклиматов, как мы видели, не всегда выручает. Может быть, вспышки жизни -  это ее реакция на массовое вторжение готовых питательных органических веществ из недр Земли? Вторжение, происходившее при усиленной тектонической активности, вспарывании застарелых и новых разломов в земной коре?

В календарях минувших эпох были века изобилия, сгущений жизни, когда из открывшихся трещин в океан начали поступать вещества карбосферы в первичном, чистом виде.

Когда-то они породили жизнь, теперь они питают микроорганизмы, планктон, цепная реакция ширится, усиленно размножаются моллюски и рыбы - и вот взрыв жизни оставляет в книге эпох неизгладимый след.

Возможна ли такая картина? Это можно проверить, если взглянуть окрест себя внимательно: а нет ли таких сгущений вокруг нас в наши далеко не бедные жизнью дни?

В 1926 году академик В.И. Вернадский писал: «Особое место, по-видимому, занимают саргассовы сгущения жизни. Они отличаются от планктонных сгущений характером фауны и флоры, а от прибрежных -  тем, что независимы в своем существовании от разрушения континентов и от приносимых реками созданий жизни суши. В отличие от прибрежных сгущений «саргассовы» являются океаническими сгущениями и наблюдаются на поверхности глубоких частей океана, вне всякой связи с бентосом и донной пленкой».

Что же питает саргассовы сгущения? В. Флоровская считает: углеродистые, азотистые, фосфатные соединения, входящие в состав теплых подземных вод. В Саргассовом море, удивительном острове зелени посреди океана, резко повышенная температура воды (около двадцати семи градусов). Грабен, провал в земной коре, над которым плещутся воды моря, очевидно, богат выходами подземных термальных вод, обогащенных питательными веществами. В Красном море, зародыше грядущего океана, такие выходы горячих подземных рассолов обнаружены на всем протяжении рифта -  трещины, секущей море вдоль. И Красное море -  тоже место сгущения жизни.

Так преджизнь, возможно, взаимодействует с жизнью, вливая в нее время от времени новые силы.

От гипотезы панспермии большинство ученых открещивается. Но зато расцвела и утвердилась новая мегакосмическая концепция жизни, гораздо более манящая и вдохновляющая, - теория биопоэза. По этой теории космос - весьма благоприятная среда для возникновения сложных органических соединений. Эта готовность не может не вызвать благосклонности со стороны все той же теории вероятностей. Жизнь готова самозародиться и развиваться везде, где для этого есть набор подходящих условий. Разновидностей, «клонов» жизни во Вселенной много.

Дж. Бернал писал:

«Земная жизнь вместе со всеми прочими клонами жизни (на Земле, воможно, эти прочие клоны будут искусственно синтезированы в лаборатории) и образуют биопоэз, сверхжизнь. Наука, изучающая ее, будет носить имя общей, или инвариантной, биологии».

А потому карантин для межпланетных кораблей, возвращающихся из неисследованных областей космоса, будет необходим всегда.

ГЛАВА 13

ПРЕДЖИЗНЬ. ОТ БЕЛКА ДО ДНК? (ПРОДОЛЖЕНИЕ)

Когда же он закопошится?

В 1897 году знаменитый биолог-дарвинист и философ Э. Геккель заявил в многолюдном собрании немецких ученых: «Если вы, химики, создадите правильный белок, то он закопошится!» Слова эти были встречены аплодисментами, а обращены они были к восходящей звезде органической химии, будущему лауреату Нобелевской премии - Эмилю Фишеру. Казалось тогда, что стоит решить проблему синтеза белка -  и искусственная жизнь, рукотворный организм оживут в пробирке химика, «закопошатся».

Десятки химиков бросились открывать строение белка и наудачу, вслепую пытаться получить его искусственно. И если первая часть этой работы шла быстро и уже на рубеже столетий были открыты все двадцать кирпичиков, составляющих белки, двадцать аминокислот, и их почти сразу научились синтезировать (и похоже, не было с этим проблем в космическом и земном естественном «биопоэзе»), то со связыванием аминокислот в белковую цепочку дело застопорилось на полвека. То есть связываться-то они связывались, но белок не получался. Получались пептиды, наборы аминокислот, кое в чем схожие с белками. Например, как и белки, они были горькие на вкус (аминокислоты сладковатые), могли перевариваться желудочным соком. Но ни у кого не хватило духу

назвать их белками, столь очевидна была разница. Сначала думали, что дело тут в длине цепи: пептиды были намного короче белков. Началась борьба за длину цепи.

И тогда лауреат Нобелевской премии 1902 года Эмиль Фишер, лидер гонки (у него в 1907 году получился восемнадцатичленный пептид), выступил с суровым осуждением «тотального синтеза белка». Даже если в результате сотен лихорадочных опытов наобум белок будет случайно получен, то этот результат даст науке ничтожно мало. Он сравнил химика с путешественником по неизведанной стране, который может промчаться через страну с помощью скоростного современного транспорта и достичь границы, не узнав о стране почти ничего. Но может он путешествовать и со смыслом, по определенной системе, не слишком торопясь, силясь понять природу и обычаи страны. И даже если придет он к цели позже торопливого своего коллеги, истинным покорителем страны будет он.

Э. Фишер оказался прав. Путь к синтезу белков открылся еще через пол века только после выяснения другими нобелевскими лауреатами матричной роли нуклеиновых кислот. Именно ДНК и РНК, подобно инженеру, запасшемуся чертежами, могут конструировать и строить строго определенную последовательность бесконечных нитей белка. Без этой строгой , определенности самая длинная цепь аминокислот будет оставаться просто цепью аминокислот -  пептидом..А не белком. Но, зная эту предысторию химического синтеза белка, трудно не дивиться на наших современников-биохимиков, занятых как раз тотальным и как будто бессистемным синтезом самых разных органических веществ, в том числе и полипептидов. Это ученые, которые вслед за А. Опариным и Дж. Холдейном бьются над тайной происхождения жизни.

Шлагбаум на пути

«А и Б сидели на трубе. А упало, Б пропало, кто остался на трубе? А осталось на трубе И». Эта детская загадка процитирована... в журнале «Вопросы философии», в статье академика В.А. Энгельгардта, выдающегося советского биолога. Живое существо, скажем человека, можно оценить как сумму многочисленных А, Б, В -  простых элементарных веществ. Его можно оценить как сумму веществ более высокого ранга -  белков, нуклеиновых кислот и т.д. И каждая такая сумма, если отбросить все составляющие ее слагаемые, будет содержать некое «И», отсутствующее в исходном наборе. Все живое «копошится», причем со смыслом, с целью. А ведь весь этот многообразный, целесообразный мир родился из мертвого камня, тошнотворных газов первичной земной атмосферы, воды и сияния солнечных лучей. Как же это произошло?

И вот, соревнуясь друг с другом в простоте исходной химической утвари, в максимальном приближении к возможным на первичной Земле химическим и физическим условиям, биохимики получают одно сложное органическое вещество за другим. Углеводороды, жирные кислоты, порфирины -  предшественники гемоглобина и хлорофилла, основания нуклеиновых кислот и наконец аминокислоты - практически все, даже самые сложные, вещества живого мира можно получить примитивными, «грубыми» способами. Например, пропуская электрические разряды или ультрафиолет через первичную атмосферу - смесь аммиака, метана и воды. Сейчас этот этап тотального синтеза веществ преджизни можно считать пройденным. Впереди самое трудное: белок, нуклеиновые кислоты, первое самовоспроизведение, размножение, первая матрица, строящая упорядоченные надмолекулы.

Ряды штурмующих загадку происхождения жизни разбились, как волны, о внезапно выросшее перед ними препятствие. Это препятствие - знаменитая «центральная догма молекулярной биологии», сформулированная выдающимися учеными - открывателями структуры ДНК и -  именно за это -  лауреатами Нобелевской премии Дж. Уотсоном и Ф. Криком:

ДНК -> РНК -> белок.

Иначе говоря, биосинтез возможен только в одном направлении. Сначала над каким-то участком гигантской молекулы ДНК собирается ее «отражение» - информационная РНК. Та из клеточного ядра, от ДНК, идет в рибосомы -  клеточные фабрики белка, где двадцать (по числу аминокислот) транспортных РНК, этих грузчиков клетки, начинают подтаскивать к информационной РНК каждая свою аминокислоту, укладывают их на нее, как на конвейер, и с помощью ферментов (тоже белков!) «склеивают» строящуюся белковую молекулу.

Правило, установленное Уотсоном и Криком для живой клетки, некоторые ученые механически перенесли в прошлое,

к моменту зарождения жизни. Так появилась проблема пра-ДНК. Миновав почему-то более простые и выполнимые стадии - РНК и белок, природа должна была случайно составить двойную спираль ДНК, невероятно сложную, до сих пор не поддающуюся синтезу. Пра-ДНК и должна, казалось бы, быть первым организмом на Земле.

Но гипотеза пра-ДНК вызывает массу новых вопросов, на которые трудно дать ответ. ДНК совершенно беспомощна без белков: она не может делиться и реплицироваться без особого белка-фермента. Значит; сначала строительство этого белка-фермента? Но это, по той же догме, невозможно без информационной и двадцати транспортных нуклеиновых кислот. А те в свою очередь требуют для своего биосинтеза новых ферментов-белков... Порочный круг разрастается. Получается, что первая ДНК должна быть уже очень сложной, включать в себя десятки кодовых распоряжений. Когда попробовали подсчитать вероятность возникновения такой ДНК, ахнули: 10 ^-400! Точно как в том опыте свифтовских лапутян, которые путем машинного перебора букв хотели сочинить все еще не написанные гениальные произведения человеческого духа. Времени существования Вселенной и всех ее атомов не хватало, чтобы осуществить такую вероятность -  произвести случайно на свет одну-единственную молекулу ДНК. Значит, жизнь на Земле - это чудесная случайность или не менее чудесный чей-то разумный акт? '

Это был тупик, и выход из него следовало искать в самом слабом месте - в догме. Природа не любит догм и не могла не предусмотреть исключения для волнующего момента возникновения жизни.

В эволюцию -  на ходу

«Бомба в догму!» «Центральная догма молекулярной биологии под сомнением!» Подобные заголовки в 1970 году можно было увидеть в зарубежной печати. Вместо привычной формулы:

ДНК-> РНК -> белок появилась новая:

ДНК <=> РНК-> белок.

Советский биохимик член-корреспондент Академии наук Украины С. Гершензон и молодой американский вирусолог Г. Темин обнаружили: некоторые вирусы, заражая клетки животных, могут переносить информацию, закодированную на их молекулах РНК, на ДНК зараженных клеток. При этом они перестраивают наследственный аппарат клеток. Возникает опухоль. Невиданные горизонты открывались перед онкологией. Если раковая опухоль возникает именно так, то можно в принципе найти некий антифермент, вещество, блокирующее передачу информации от РНК к ДНК.

Для науки о происхождении жизни внезапный поворот стрелки от РНК к ДНК означал не меньшие потрясения и ожидания. Ведь вся она о том, как из простого получается более сложное. Некоторые виды РНК очень просты. Их синтез не требует такого чудовищно невозможного сцепления случайностей, как синтез ДНК. Весьма возможно, что РНК появилась раньше ДНК и отлично справлялась со своими обязанностями до определенного этапа развития.

Настоящим энтузиастом РНК можно назвать акдемика Александра Сергеевича Спирина, директора Института белка РАН. Цепь РНК очень похожа на цепь ДНК, с одной только разницей: это одинарная цепь, а не двойная спираль. «Мир РНК как предшественник современной жизни» -  это название одной из глав его работы в Интернете. То, что РНК одинарна, делает ее удивительно похожей на белок. Как и его молекула, молекула РНК может свернуться сколь угодно прихотливо, но при этом и точно, образовать конформацию, трехмерную фигуру, отдельные выступы которой, где водородные связи сцепляют нить РНК саму с собой, в принципе оказываются той Самой двойной спиралью, почти ничем не отличающейся от будущей ДНК (которая, возможно, так и появилась когда-то на свет, как «дочка РНК») и которая может действовать наподобие ферментов (то есть РНК до поры не нуждается в белках-ферментах для своей деятельности). По целому ряду признаков, ДНК и сейчас вторична по отношению к РНК, и несомненно так было и в истории Земли. Именно РНК - главный деятель в самых древних клеточных процессах. ДНК не может обойтись для своей дупликации без РНК, а РНК -  обходится. Все матричные и генетические функции ДНК РНК вполне доступны, в том числе и по части производства белковых цeпeй. Древний мир РНК, пишет Спирин, цитируя биохимика Л. Оргела,-  это «самодостаточный биологический мир, в котором молекулы РНК функционировали и как генетический материал, и как энзимоподобные катализаторы». Есть в этой чрезвычайно популярной на рубеже тысячелетий теории и свои трудности (конечно, в части, касающейся синтеза белка), и они пока не преодолены. На чем и заканчивает академик свой яркий рассказ: «Но это уже следующая сказка... (“И Шахразаду застигло утро, и она прекратила дозволенные речи '：)»

Но... сказав «А», необходимо сказать и «Б». Если могла повернуть вспять одна из стрелок догмы Уотсона - Крика, не может ли то же самое сделать и другая? Короче говоря, не могла ли все же самовоспроизводящаяся жизнь возникнуть еще до нуклеиновых кислот, без ДНК и РНК, -  на уровне белка? Так мы снова возвращаемся к «копошащемуся белку» ….

Возможна ли белковая матрица?

Уже после того, как было открыто свойство ДНК быть матрицей, шаблоном для синтеза самой себя, РНК, а через РНК белков, некоторые ученые продолжали задавать себе этот вопрос. Возник он и у авторов догмы -  Ф. Крика и Дж. Уотсона.

Логика была простая: нуклеиновую кислоту можно уподобить форме, а белок - отливке. «Выступу» на нити нуклеиновой кислоты соответствует «паз» в белке, и наоборот⁶. А что, ежели поменять их местами? Не может ли белок, хотя бы в исключительных случаях, стать формой, на которой будет «отлита» нуклеиновая кислота, которая в свою очередь вновь станет формой, уже законной, для бездны других молекул белка? Отличный выход из заколдованного круга!

...Так делают фотографы, если утерян негатив ценного фотоотпечатка. Они переснимают отпечаток, получают репродукционный негатив, и, пожалуйста, можно изготовить хоть тысячу позитивов.

Да, такая идея возникла. Дж. Уотсон и Ф. Крик подробно эту идею рассмотрели и... отвергли.

Основной довод: ДНК «избрана» природой на ее уникальную должность хранителя и носителя информации из-за высокой точности, которая обеспечивается ее «четырьмя кодонами», «четырьмя цветами наследственности». Белок в качестве матрицы давал бы слишком большую ошибку, пишет Дж. Уотсон. И поэтому: «Перенос информации идет только в одном направлении: белок никогда не может служить матрицей для синтеза РНК, а РНК -  матрицей для синтеза ДНК».

Времена меняются. Открытия С. Гершензона и Г. Темина сокрушили вторую часть догмы -  насчет РНК и ДНК.

Мы не знаем, чем объяснить непримиримость ученых. Сколько раз в истории науки рушились самые строгие запреты! Классики молекулярной биологии знали, разумеется, о последних событиях в своей науке. Знали -  и стояли на своем.

В статье, вызывающе названной «Центральная догма молекулярной биологии», Ф. Крик лаконично признал, что в отдельных случаях переход РНК>ДНК может «иметь место в очень специфических условиях», но тут же подтвердил основополагающее значение догмы, оставив ее в общем-то в силе. При этом он специально перечислил по-прежнему невозможные, с его точки зрения, переходы. Вот они:

белок - > ДНК,

белок -> РНК,

белок -> белок,

ДНК -> белок (минуя РНК).

Смысл трех из этих четырех запретов: белок не может быть матрицей для синтеза чего бы то ни было. Основной аргумент тот же: малая точность предполагаемой белковой матрицы. Нельзя не согласиться: это делает ее непригодной на достаточно высокой ступени эволюции. Но вначале, у истоков жизни, слишком большая точность не только не нужна, она была бы просто помехой.

Чтобы вступил в действие первичный естественный отбор и выработал элементарно необходимые для жизни биополимеры, нужно было сырье для этого отбора, а значит, «разночтения» - мутации. Их нужно было намного больше, чем дает их нуклеиновый код. Нельзя поэтому не согласиться с выдающимся биохимиком Дж. Уолдом: сама «организация, упорядоченность, характерные для живых организмов, не были предрешены или приданы им заранее. Они возникли в результате случайных мутаций - процесс этот сродни редактированию. Таким образом, и мы с вами являемся результатом работы редактора, а не Творца». Точность, о которой говорят классики, исходящие из современной картины жизни, появилась как преимущество каких-то видов жизни, дала им победу в первичной, почти чисто химической еще борьбе за существование. А это означает, что нуклеиновая кислота -  основа современной жизни, возможно, включилась в уже начавшеюся эволюцию на ходу.

Все-таки белок?

Итак, все-таки белковая матрица, белковый код. Возможны ли они? Оказывается, эти термины звучат не так уж дико, более того, они даже существуют и применяются, правда, пока для особого класса явлений.

На одной из сессий общего собрания Академии наук СССР, специально посвященной молекулярной биологии, известный советский ученый Ю. Овчинников обронил такую фразу: «Первичная структура белков кодирует пространственную их структуру». .

Первичная структура - это определенная последовательность аминокислот, задаваемая нуклеиновым кодом. Но белок не существует в качестве вытянутых нитей. Прежде всего нить завита в спираль. Спираль - вторичная структура белка. Но самое важное - третичная структура: белок образует определенную конфигурацию, или, как говорят биохимики, конформацию, нити в пространстве.

Скажем, перегиб вправо, петля влево. Колено, восьмерка. К этому клубку страшно подступиться, он головоломен. Но сама белковая нить отлично «помнит», как она должна свернуться. Ее можно распрямить, денатурировать до вторичной или первичной структуры, например, нагревая. Вареный белок яйца - это денатурированный белок. Такой белок, лишенный своей третичной структуры, безжизнен. Если это фермент, то он теряет свои ферментные свойства. Но осторожная тепловая обработка может вернуть белку жизнь. Первичная структура -  последовательность аминокислот - содержит в себе скрытую информацию о том, как надо свернуться. Эта скрытая информация закодирована в распределении радикалов (определенные химические группы способствуют изгибу нити), в размещении электрических зарядов: слабые водородные связи схватывают, скрепляют мостиками петли нити, оказавшиеся рядом. А обретая третичную структуру, конформацию, белок готов играть матричную роль уже на новом уровне. «При конструировании мембран, -  пишет академик В.А-.Энгельгардт,- функционирует матрица третьего порядка. Она... сама имеет белковую природу».

На молекуле белка, имеющей третичную структуру, а потому очень прихотливо очерченной в пространстве (пазы, бугорки - все, как на образцовой матрице), собирается комплекс из молекул липида и другого белка. Такие комплексы штампуются в огромном числе, и белково-липидные мембраны, присутствующие во всех клетках организма, играют принципиальную роль в кипении жизни -  регулируют обмен веществ.

Известному биохимику академику А. Баеву удалось тонкими и точными химическими воздействиями разрезать на две и даже на четыре части молекулу одной из транспортных РНК -  валиновой т-РНК. Основная функция т-РНК -  захватывать аминокислоту (в данном случае валин), приносить на место сборки белка и складывать свой груз на «сборочный конвейер» -  рибосому. Соединяться с валином РНК может только в присутствии специального фермента. Разрезанные части РНК -  четвертушки, половинки не желали соединяться с валином даже в присутствии фермента. Но смесь этих четвертушек, половинок -  соединялась вела себя, как целая РНК. И это, несмотря на то что РНК оставалась разрезанной - ее молекулы не восстанавливались!

А, Баев объяснил поразительное явление тем, что белок-фермент играет в данном случае «роль своеобразной матрицы». Заполняя «пазы» и «углубления» на своей молекуле частицами раздробленной РНК, белок организует их: так размещает в пространстве, что они и теперь сообща могут выполнять свою работу, которую раньше делала целая молекула.

Таким образом, матричный -  и очень точный! -  принцип действия не только не чужд белкам - он у них «в натуре».

Я уже упомянул, что в 1970 году Ф. Крик еще раз объявил запретным переход:

белок -> белок.

Примерно в это же время во Франции на Третьей конференции по происхождению жизни профессор Ф. Липман сделал сенсационное заявление, сущность которого сводится как раз к попытке отмены и этого запрета.

Ибо в лаборатории Ф. Липмана в Нью-Йорке, а одновременно в лаборатории К. Курахаси в Институте белка (Осака, Япония) в 1969 году был впервые синтезирован белок вне рибосом, то есть без участия нуклеиновых кислот. Роль матрицы исполняли другие белки -  два фермента! Синтезирован был грамицидин, антибиотик. Конечно, это не настоящий белок: в его молекуле всего пять пар аминокислот. Но лиха беда начало: доказана способность ферментов быть матрицей для постройки биополимеров строго упорядоченной конструкции.

На конференции доклад Ф. Липмана вызвал взрыв споров и страстей. Выяснилось, что еще один антибиотик можно синтезировать вне рибосом, без нуклеиновых кислот. Возможно, и в живой природе удастся обнаружить «генетику без генов» - биосинтез белков на белковой же ферментной матрице, наследие далекого прошлого живых систем. Но где-то близко к началу к процессу должны были подключиться и простейшие рибонуклеиновые цепи. Как написано в солидном переводном издании «Молекулярная биология клетки» (Мир, 1994), «полипептиды (простейшие аминокислотные цепи.- А.Г.) со случайной последовательностью, возникавшие под действием пребиотических синтетических механизмов, видимо, имели каталитические свойства и, в частности, могли облегчать репликацию молекул РНК. Полинуклеотиды, способствующие синтезу полезных полипептидов в своем окружении, должны были приобрести большое преимущество в эволюционной борьбе».

Началось со скелетов?

Впрочем, и с идеей пра-ДНК ученые расставаться окончательно не спешат. Лет тридцать назад геолог В.В. Чернобровкин обратил внимание кристаллографа Э.Я. Костенецкого на одно удивительное совпадение. В двойной спиралевиной нити молекулы ДНК расстояние между ближайшими звеньями, основаниями - неважно, чья это ДНК, комара или человека -  всегда одно и то же и составляет он 3,4 ангстрема. В мире исследователей кристаллов эта величина известна очень хорошо. Это размер элементарной ячейки кристалла апатита, одного из самых распространенных в природе минералов. И еще одно совпадение: апатит -  один из немногих природных минералов, участвующих, наряду с белками, в строительстве многих живых организмов. В «раздачах скелетов», о которых рассказывалось в этой книге, апатитпоучаствовал. Есть он и в наших костях и зубах... На этих двух совпадениях ученые разработали свой вариант теории самозарождения жизни, первичного синтеза прамолекул ДНК на естественной кристаллической матрице.

Оказалось, у апатита есть своего рода сродство с еще тремя минералами, участвующими или участвовавшими на разных стадиях эволюции в строительстве скелета многих организмов -  кальцитом, арагонитом, кварцем. Ученые поставили множество экспериментов. При температуре примерно в двести градусов и при повышенном давлении -  а в начальной истории Земли этап с такими почти «венерианскими» условиями, несомненно, был -  в смеси этих кристаллов молекулы аммиака, метана, окиси углерода не просто спекались в белковоподобные вещества, но и, встраиваясь в кристаллическую структуру апатита и минералов-«свойственников», как на первичной матрице, строили высокоупорядоченные молекулы, весьма похожие на ДНК.

Мы не раз уже говорили о раздачах скелетов в ходе эволюции, как о своего рода внешних общегеохимических «бедствиях непреодолимой силы», к которым жизнь должна была приспосабливаться и лишь потом учиться использовать во благо. Здесь же нащупывается совсем иное. Без скелетообразующих кристаллов жизнь, возможно, вообще не могла бы сделать и самых первых шажков. Послужив матрицей вначале, природные кристаллы потом уже в этом качестве не использовались, но и никуда не уходили, всегда были рядом с порожденными при их, можно сказать, родительском участии живыми организмами, и еще и еще раз оказывали эволюции мощную поддержку в критические ее моменты. Как тут не вспомнить о поразительном провидении Дж. Бернала, который писал о будущей «обобщенной кристаллографии», где жизнь -  просто частный случай великих законов самоорганизации вещества Вселенной...

Вот и в данном случае ученые стали перебирать малоразработанные, но удивительно интересные факты из области «биоминералогии». Среди ископаемых и ныне живущих одноклеточных организмов - водорослей, радиолярий, фораминифер и многоклеточных -  например губок -  есть такие, чей скелет образован «органоминеральным» кристаллическим веществом, состоящим на 20- 30 процентов из органики, а в остальном из кристалла. В индивидуальном развитии такого организма идет процесс минерализации - замещения биомолекул минералом, причем законы кристаллографии и биохимии здесь теснейше переплетены. Сейчас уже ясно, что когда-то под высоким давлением в раскаленной сухой среде мог преобладать этот же процесс, только с другим знаком. Да, да. Преджизнь на каком-то этапе прошла через горячую безводную фазу первичного синтеза... И когда поверхность планеты несколько остыла и появились лужи и моря, в них уже плавали и растворялись множество таких первых «кентавров», полукристаллов-полуорганизмов, биокристаллов, готовых стать жизнью... Сегодня Э.Я. Костенецкий настаивает на том, что и дальнейшая эволюция живого шла в огромной степени под действием законов кристаллографии.

Ведь и сама клеточная плазма, по современным представлениям, - это так называемый жидкий кристалл. Жидкие кристаллы сегодня работают в дисплеях портативных компьютеров и телевизоров, в сотовых телефонах и черт его знает где еще, без них рухнул бы весь технопарк нашей цивилизации. Но, оказывается, и технопарк юрского периода, и всех других периодов эволюции биосферы строился по этим суперсовременным технологиям. И мы оба, читающий и пишущий эту книгу, тоже «сконструированы» в известном смысле как кентавры из органической и неорганической материи -  биокристаллы.

Солярис на Земле

«Тотальный» штурм проблемы зарождения жизни продолжается. Американский биохимик С. Фокс пытался получить белковоподобные вещества - протеиноиды -  из беспорядочного набора чистых аминокислот без всяких матриц. Шесть часов спекались в специальной печи аминокислоты. Через шесть часов перед исследователями лежал янтарный образец неведомого полимера.

Это, конечно, был не белок, а почти неупорядоченная смесь молекул разной длины. Но ученые знали, сколь широко в природе распространены принципы самоорганизации. Те самые слабые водородные связи, что кодируют вторичную и третичную структуру белка, не могут не проявить себя в хаотической смеси аминокислот. И вот после дополнительной обработки растворами и подогрева протеиноид С. Фокса начал проявлять свойства упорядоченности. По многим признакам его можно было бы принять прямо-таки за белок!

Многие ученые считают, что протеиноиды могли зародиться на склонах вулканов, где были все условия для их спекания. Но зарождающейся жизни нужна вода.

Дж. Бернал писал, что жизнь зародилась буквально в грязи -  в иле, глинистой мути маленьких спокойных лагун, ибо полимеризация длинных молекул гораздо быстрее идет на мельчайших минеральных частицах глины. Совсем недавно это предположение Бернала было проверено. Выяснились удивительные вещи. В так называемом монтмориллонитовом иле (самый распространенный глинистый минерал) белковоподобная цепь аминокислот полимеризовалась быстро и без нагревания. При этом полипептид можно было получить почти неограниченной длины и упорядоченности. Все зависело от размеров глинистых частиц. Если они были достаточно однородны, то они отбирали «кирпичики» для полимеризации определенного размера и веса. «Выбор» следующей аминокислоты при синтезе зависел еще и от кислотности среды. А сна, эта кислотность, в глинистом комочке закономерно менялась в ходе реакции. Вот и еще один выход из заколдованного круга: первой весьма своеобразной «рибосомой» могли послужить комочки ила...

Протеиноиды, рожденные в огне и рожденные в грязи, были исследованы. И оказалось, что эти белковоподобные структуры проявляют... ферментную активность!

Что ж, может быть, примерно так возникли в «первичном бульоне» первые, пусть очень плохие белковые матрицы. Они принялись «тотально» наращивать число молекул биополимеров, которые некому было потреблять, так что они накапливались. В какой-то момент эта система превращений приобрела замкнутый характер: один из конечных продуктов реакций смог стать матрицей - ферментом для образования исходного реактива. Цепь замкнулась. Реагирующие по замкнутому кругу полимеры могли собраться в капельки, и тогда они образовали что-то вроде неподвижных организмов. Возможно, это было нечто похожее на коацерватные капли А. Опарина или микросферы, полученные С. Фоксом при попытке разболтать протеиноид в воде.

Но возможно, сначала не было и этого. Какое-то время жизнь могла существовать и без конкретных ее носителей, без организмов или даже их коацерватных предтеч. Первые белковые матрицы, возможно, действовали свободно во всей толще первичных водоемов.

Парадоксальное предположение о жизни без организмов принадлежит Дж. Берналу.

«Быть может, никакого точного начала жизни не было вообще. В состоянии активного равновесия, вызванного превращениями, непрерывно происходившими между теми или другими химическими веществами, могли установиться известные циклы, которые были самовоспроизводящимися, то есть молекула А производила молекулу В, и так далее до тех пор, пока молекула Z снова не производила молекулу А. На этой стадии всю среду можно было бы назвать живой в биохимическом смысле, хотя ни одного организма еще не существовало».

Это была жизнь без индивидуумов, жизнь вообще, жизнь, воплощенная «не в существах, а в веществах». Это сказал кто-то на конференции по происхожению жизни в Москве в начале 70-х. И я там был... Вот только жаль, забыл, кто это сказал... Живой океан. Солярис... на Земле.

...Так когда же он «закопошится», то есть проявит признаки жизни, искусственно синтезированный биохимиками организм, молекулярный комплекс и т.д.?

Если говорить «о большой биохимии», то и там это событие совершится не вдруг, не в один прекрасный день, будет, вероятно, несколько событий.

Для науки же о возникновении жизни путь еще дальше и труднее. Ведь нужно на всех этапах моделировать простые, примитивные условия природного, а не лабораторного синтеза веществ, с заранее обдуманными намерениями нужно исключить все достижения лабораторной техники, как бы игнорируя опыт одной из самых высокоразвитых наук.

А потому и первое полученное «простым», «тотальным» образом живое вещество будет скроено по странным на современный взгляд меркам. Оно наверняка будет намного примитивнее существующих нынче форм жизни. Ведь сейчас в природе, где «всяк друг друга ест», могут выжить только формы, способные конкурировать с весьма высокоразвитой жизнью.

Первый же действительно искусственный белок, который «закопошится» (хотя бы в химическом смысле) на лабораторном столе, будет, видимо, совершенно неконкурентоспособен по нынешним меркам. Но цель, к которой стремились поколения ученых, силящихся постигнуть тайну происхождения жизни, будет достигнута.

ГЛАВА 14

НАЧАЛО

Качнулся мир, звезда споткнулась в беге...

Э. Багрицкий

Найти тенденцию!

«Я знаю, что ничего не знаю»,- говорил мыслитель. Сейчас так говорить вроде бы неудобно даже из общефилософских побуждений: многое изменилось. Человечество многое знает. В «средневзвешенном» читателе популярной литературы рано или поздно созревает уверенность, что он примерно представляет себе, где в той или иной области проходит граница знаемого и незнаемого. Скажем, синтезирован ген, но еще не создан искусственный живой организм. Открыты сотни элементарных частиц, но неизвестна их «менделеевская таблица».

Проблеме происхождения Земли, Солнечной системы в этом смысле не повезло. Мы не только все еще не знаем, как появился на свет наш мир, мы даже не знаем всей меры этого нашего незнания. В памяти остались грандиозные построения О. Шмидта, обошедшие в начале 50-х годов даже центральные советские газеты. Солнце захватывает облако метеоритной материи, закручивает его вокруг себя, потом лепка холодных планет, постепенный их разогрев и т.д.

Но как раз «гипотеза захвата», стержень шмидтовской гипотезы, сейчас отвергается большинством космогонистов; даже ученики и последователи О. Шмидта стараются о ней не вспоминать. Один из них недавно прикинул, что же именно мы точно, определенно знаем о происхождении Земли и других планет. Оказалось, только одно: они как-то рождены холодной газово-пылевой материей, окружавшей Солнце. Все остальное вплоть до такой, скажем, проблемы: что старше, облако или Солнце, под вопросом.

Но если обратиться к подобным же прикидкам других космогонистов, то там и «холодная» планетная космогония -  вовсе не факт, а весьма уязвимая гипотеза.

Пусть не создастся у читателя впечатление, что идет беспредметный, схоластический спор. Нет. Почти каждая из основных нынешних космогонических гипотез -  сложное здание с прочным математическим каркасом, интереснейшими решениями и захватывающими дух масштабами. Все это потом пригодится. Потом, когда практические исследования на планетах, их спутниках, на кометах и астероидах, астрономические наблюдения, вынесенные за пределы земной атмосферы, позволят построить непротиворечивую теорию.

Концентрация?

«Всякий раз, как ребенок выбрасывает игрушку из своей коляски, он вызывает возмущение в движении всех звезд во Вселенной» - эти слова написаны видным космогонистом Джеймсом Джинсом.

И это правда. Можно даже математически подсчитать, какое именно возмущение от выбрасывания игрушки испытает Солнце, ближайшая звезда, центр Галактики. Хотя и не нужно. Дж. Джинс (по его собственной гипотезе, планетную семью порождает сверхмощная приливная сила гигантской звезды, проходящей близко от Солнца) в данном случае пошутил. Но можно понять Джинса и тех, кто раньше его высказывал подобные же идеи вовсе не в шутку, а из гордости за науку, которая «все может», вот только дайте точку опоры... «Механический детерминизм»,- скажет философ. И еще покрепче: «вульгарный материализм». Да, ученые XVIII, XIX, часто и XX века, вырвавшись из плена религиозных, идеологических ограничений, иногда забегали вперед, сводя сложные природные явления к простым механическим, химическим процессам.

Великий Кант создал красивую, логичную «теорию неба, или опыт об устройстве и механическом (разрядка моя. -  А.Г.) происхождении всего мироздания на основании ньютоновских законов». С особой гордостью подчеркивал философ, что для создания грандиозной модели становления мира ему не потребовалось ничего, кроме сил тяготения и сил отталкивания (сопротивление среды, упругость газов). Тяготение двинуло частицы первоначального хаоса друг к другу, отталкивание искривило их прямой путь, кривизна закрутилась в вихре. Из вихрей сцепились большие вращающиеся тела -  звезды и обращающиеся вокруг рои планет. Кант чувствовал, что и сами звезды должны обращаться вокруг некоего общего центра. В этом смысле его теория отвечала главному требованию, предъявляемому к настоящей теории: она предсказывала открытие, совершенное гораздо позднее.

Все последующие так называемые небулярные космогонические гипотезы выросли из теории И. Канта. Горячая туманность или холодное облако - газовое, газово-пылевое, пылевое, его сжатие, слипание сгустков - зародышей планет (и звезд)- все это живо, по сей день совершенствуется в деталях и по-прежнему основано на ньютоновских законах. На собирании, концентрации рассеянного вещества.

Острый цейтнот

< Природа показывает, что она одинаково богата, одинаково неисчерпаема в произведении как самых выдающихся, так и самых ничтожных творений». Эти слова тоже принадлежат И. Канту. Но он знал, что, несмотря на неисчерпаемость, природа не любит разных решений для сходных задач. Вокруг планет обращаются спутники, планеты - вокруг звезд, а те -  вокруг общего центра. Зачем для всех трех случаев создавать разные космогонии? Космогония была одна - планетная продолжала звездную в едином процессе. Процессе горячем! Планеты в классической космогонии И. Канта и П. Лапласа были вначале, как маленькие звезды: раскаленными газовыми, а потом жидко расплавленными рисовали их в школьных учебниках наших прадедов. В гипотезах О. Шмидта и его современных последователей планеты, вначале холодные, потом разогреваются под действием радиоактивного распада и никогда полностью не становятся жидкими.

Но если в классической космогонии не стояло вопроса о том, из чего создавать протопланетное облако или туманность - химические элементы считались существовавшими всегда,- то нынешняя астрофизика такого умолчания не допустит. Перед космогонией физико-химической должна была состояться космогония ядерная - нуклеосинтез. Ведь ядра многих элементов, особенно тяжелых, не могут образовываться в обычных стационарных звездных условиях. Их синтез требует особых, экстраординарных условий: запредельно мощных магнитных полей, колоссальных давлений и температур.

Значит, вначале была катастрофа? Может быть, взрыв сверхновой звезды? Такие взрывы и сейчас вспыхивают время от времени в бессчетных галактиках -  звездных островах Вселенной. Раньше такие взрывы, считают астрономы, случались значительно чаще. В этом случае взрыв должен был произойти очень близко, рядом с молодым Солнцем. Возможно, без такого взрыва, близкого, но не очень, и не может начаться образование планет. Вероятно, взорвалась одна из сестер Солнца, звезда той же звездной ассоциации. А может быть, взрыв, но не Сверхновой? И само Солнце - осколок этого взрыва? Значит, Солнце и тяжелые элементы - ровесники? Тогда ясен возраст нашего светила: уран в Солнечной системе имеет возраст 5,1 миллиона лет.

Метеориты... Их называют кирпичиками мироздания. Из них, говорят многие ученые, лепились когда-то планеты. Большинство метеоритов -  это хондриты, то есть они состоят из хондр, маленьких спекшихся шлакообразных крупинок, весь облик которых выдает их «горячее» происхождение. При двух тысячах градусов, полагают, конденсировались из газа хондры в остывающей оболочке сверхновой звезды.

Может быть, горячее, газообразное состояние для протопланетной материи было каким-то мигом, которым можно пренебречь? Вот небольшая и весьма красноречивая таблица.

Событие                                    Миллиардов лет назад　

1.Синтез тяжелых ядер

(начало горячего этапа космогонии)      5,1

2.Концентрация горячего газа

в твердое вещество хондритов

(конец горячего этапа)                          4,5

3.Появление Земли                                4,5

4.Появление земной коры                      4,5

5.Формирование лунных пород               4,6

О чем говорят эти цифры, полученные строгими методами радиодатировок? Прежде всего: после долгой (шестьсот миллионов лет) раскачки, неспешного «замешивания раствора» природа заторопилась как-то вдруг, без видимой причины. Практически мгновенно она «три дела совершила»: слепила кирпичи-метеориты, понастроила из них домов-планет и оштукатурила их! Острый цейтнот...

Особенно странно выглядят «штукатурные работы»: если слепленный из метеоритов холодный ком разогревался под действием распада радиоактивных элементов, то сначала должны были выплавиться глубокие слои и лишь потом - верхние. Последней выплавилась «штукатурка» - земная кора. На все это должно было уйти не меньше двух миллиардов лет. По всем имеющимся данным о первоначальной истории Земли, таких сроков быть не могло. Все шло гораздо быстрее.

Но если допустить, что Земля в момент своего рождения была на грани плавления, горячей, то картина несколько упрощается: кое-где, полностью плавясь, вещество планеты смогло сразу же начать выделять «шлак» -  участки древней коры. Впрочем, остаются необъясненными сверхвысокие темпы «монтажных работ» по сборке планет из метеоритов...

Кирпичики или обломки?

А точно ли метеориты -  кирпичи мироздания? Не обломки ли?

Да, многое в облике многих метеоритов (во всяком случае, не хондритов) наводит на мысль, что побывали они в недрах каких-то крупных тел. Их минералы часто походят на земные, образующиеся под действием силы тяжести, давления глубин. Да и разный состав метеоритов... Одни - железного, другие - силикатного состава, не обломки ли это разных оболочек погибшей планеты, железного ядра, коры, мантии? Но обо всем этом еще можно было спорить, пока не появились в космохимии точные методы, позволяющие установить, как долго тот или иной камешек путешествовал в космосе в своем теперешнем виде. И вот что они показали. Почти все метеориты, попадающие на Землю, большую часть своей космической жизни действительно путешествовали в недрах каких-то планет - не одной планеты, а разных, потому что результаты неодинаковы. Одни метеориты вырвались в космос давно, миллиарды лет назад. Другие -  совсем «недавно», несколько миллионов лет назад. Следы не сборки, а развала! Конечно, многие метеориты-хондриты могли возникнуть и сразу после горячего этапа космогонии. Но им необязательно было слепляться в планеты. Взгляните снова на таблицу: планеты и хондриты -  ровесники!

Так или иначе какие-то планеты могли возникнуть, минуя холодную стадию, во все еще горячей расширяющейся атмосфере сверхновой звезды. Возможно ли это физически? Ведь горячее вещество особенно не склонно к концентрации: оно еще больше, чем холодное, стремится разлететься.

Миров приводные ремни

«Вследствие необычайно высокой температуры солнечная атмосфера первоначально простиралась за орбиты всех планет» - так писал в 1796 году П. Лаплас, блестящий физик и математик Франции, в своей работе «О происхождении мира». Поразительно, как часто в истории науки совершается (на новом уровне) возврат к совсем было отвергнутым положениям классиков. Именно этот пункт - горячая атмосфера огромных размеров -  был признан впоследствии наивным: туманность таких размеров, по представлениям классической астрономии, должна была быстро охладиться. Но общая «атмосфера» Солнца и вспыхнувшей рядом с ней сверхновой звезды (видимо, связанной с молодым Солнцем общностью происхождения и принадлежностью к одной звездной ассоциации)  могла быть только горячей! Но П. Лаплас не знал о сверхновых.

Он не знал и другого: в горячем газе действуют силы, ничуть не уступающие в мощи чисто механическим силам классической космогонии. А потому не использовал в своих построениях магнитогидродинамический фактор. Это за него сделали уже в наше время шведский физик X. Альвен и английский астроном (и писатель-фантаст) Ф. Хойл.

Уже когда Н. Бор предложил свою планетарную теорию атома, сходство планетных и электронных орбит навело некоторых ученых на мысль, что это сходство неспроста и что в создании планетных систем повинны не только гравитационные силы. Полвека назад некий Берлага вывел из уравнений электрических взаимодействий древний закон планетных расстояний Тициуса- Боде. Получилось, что планеты, как и электроны, могут устойчиво обращаться только на определенных «квантовых» уровнях!

А надо сказать, грубое, но несомненное подчинение планетной системы (и спутниковых систем больших планет) этому закону всегда поражало ученых и не объяснялось толком ни одной из «механических» гипотез. И еще одно, гораздо более, важное препятствие пустило под откос немало космогонических моделей: распределение момента вращения.

Почему? Если планетное вещество отрывалось от экватора Солнца по мере сжатия и раскручивания нашей звезды просто под действием центробежной силы (так представляли и представляют себе этот процесс многие космогонисты), то такое сжавшееся Солнце должно продолжать вращаться быстро, очень быстро. Ведь не замедляет же свой бег колесо смеха, когда, раскручиваясь, сбросит любителя парковых аттракционов действием центробежной силы. А может, Солнце всегда вращалось медленно, а пришедшее «со стороны» протопланетное вещество имело какой-то свой, независимый момент вращения? Именно для преодоления парадокса вращательного момента понадобилась О. Шмидту гипотеза захвата.

Но захват не объясняет многого, например близости, почти совпадения плоскости, в которой обращаются планеты, с плоскостью солнечного экватора. Нет, между вращением Солнца и планет была какая-то связь, зацепление. Но зацепление на расстоянии. Этакие «миров приводные ремни», которые долго передавали момент вращения от Солнца к планетам. А передав почти полностью, исчезли.

Сейчас ученые настолько убеждены в том, что планетные системы отбирают как-то вращательный момент у своих солнц, что все звезды типа Солнца, вращающиеся очень медленно, подозревают в укрывательстве планетных систем. И много раз уже подозрения оправдывались: некоторые большие планеты обнаруживали себя, искривляя пути своих звезд.

Когда-то ученые - исследователи космических лучей искали утреннюю шестичасовую вариацию этих лучей. Они думали, что Земля в беге своем по орбите должна получать в «лоб», то есть на линии восхода Солнца, всплеск, вариацию частиц космических лучей, дополнительную их порцию на общем хаотическом фоне космоса. Но ученые не обнаружили этой вариации, а измерили другую, восемнадцатичасовую. Поток космических лучей подхлестывал Землю сзади, подгоняя ее на ее вокругсолнечном пути...

Если представить себе восемнадцатичасовую вариацию усиленной в миллионы раз (а это и было, когда вещество в межпланетном пространстве было во столько же раз горячее и плотнее, а солнечное магнитное поле - во столько же раз сильнее), то вот он, приводной ремень мира!

...В те «дни» из молодого Солнца веером струилась материя, горячий солнечный ветер стремил свой бег к окраинам Солнечной системы.

Горячий газ, текущий из Солнца, ионизирован, с атомов его ободраны электронные оболочки, а значит, газ электрически заряжен. Это плазма! Она не просто летит от Солнца, а летит, привязанная к силовым линиям магнитного поля Солнца. Но и силовые линии привязаны к плазме. Перегруженные ею, они начинают искривляться, отставая от вращения Солнца. Дальше от Солнца поле слабее, силовые линии искривляются все больше -  и вот уже повернули назад почти по кругу. Витки магнитного поля, как нитки на катушке, наматываются на солнечную магнитную сверхкорону все плотнее и плотнее.

А что происходит с плазмой? По пути она частично перестает быть плазмой - появилось много нейтральных атомов и даже пылинок,- но электрические свойства пока торжествуют. Там, на окраине солнечной сверхкороны, где силовые линии наматываются виток за витком, вещество уплотняется, накапливается, оставаясь горячим! По мере того как накапливаются витки, накапливается магнитная энергия в диске, обращающемся вокруг Солнца. Диаметр его все увеличивается. А по пути, в плоскости вращения, диск сбрасывает вещество, вырвавшееся из-под власти электромагнитных сил, начавшее обращаться вокруг Солнца по ньютоновским и кеплеровским законам, по самым обычным орбитам.

Это избавление от власти магнитного колеса проходит по-разному. Вблизи Солнца остаются плотные, тугоплавкие тяжелые комки с большим содержанием металла, больше метра диаметром. Из них очень скоро слепятся небольшие тяжелые планеты «земной группы»: Марс, Земля с Луной, Венера, Меркурий.

Вода (лед), аммиак и вообще все, что полегче, могло конденсироваться только подальше, в прохладе космической окраины, там, где нынче проходят орбиты планет-гигантов -  Юпитера и Сатурна; отсюда их низкая плотность (Сатурн плавал бы в земном океане: столь низок его удельный вес), гигантские атмосферы.

Здесь конденсация шла, по Ф. Хойлу, в виде больших, шаров больше десяти метров в диаметре. Если шар из легких элементов не успевал дорасти до этой величины, магнитное колесо влекло его дальше, к окраине, к ослабевающему «ободу» диска. Здесь шары частично разрушались, теряя в холодном пространстве самые легкие свои частицы. Именно здесь образуются опять довольно-таки плотные планеты периферии нашей системы: Уран, Нептун и Плутон.

И во всем этом огромном колесе шла непрерывная перекачка вращательного момента от Солнца. Солнце работало, как хороший генератор. Оно расширяло, наматывая витки магнитного поля, пределы вращающегося диска. Диск вертелся как единое целое,> частица, удаленная дальше от втулки колеса, двигалась, естественно, быстрее, а значит, в тот миг, когда эта частица переставала подчиняться магнетизму, оказывалась брошенной на произвол обычных гравитационных сил, она сама превращалась в маленькое колесико, вертящееся в ту же сторону, что и Солнце, и превращала в такое колесо любое тело, к которому прилипала. А Солнце, отдавая вместе с жаром и материей свой вращательный момент, тормозилось. И к моменту, когда советские космофизики обнаружили слабую нынче восемнадцатичасовую вариацию космических лучей, нечувствительно подхлестывающую нашу Землю сзади, оно сохранило только два процента своего первоначального запаса вращения. Остальные 98 процентов приходятся на долю планетной системы (при том, что соотношение масс абсолютно противоположно, 99 -  у Солнца, остальное - у планет).

Интересно: спутниковые системы больших планет (именно больших: Луна - особый случай), во всем старательно копирующие «старших» -  планетную систему, в этом пункте резко отличаются. Юпитер, Сатурн быстро вертятся. Оно и понятно. Планеты - гиганты не делились со спутниками своим вращательным моментом, а просто сбрасывали излишки. Тут работал, как считает Ф. Хойл, классический лапласовский механизм выброса вещества от избытка вращения, без приводных ремней. Ибо приводных ремней - сильного магнитного поля не было у планет.

«Существенное различие, по-видимому, состоит в том, что образование планет было гидромагнитным, тогда как образование спутников было гидродинамическим», -  пишет Ф. Хойл.

Двигаясь против течения времени, мы пришли к самому началу, и есть искушение быстро пробежать пройденный путь обратно, в «правильном» направлении. От искушения воздержимся, но остановиться и посмотреть, откуда пришли, нужно.

Подобное родословному древу каждого из нас, каждого организма, всего живого в целом проступает в этом невообразимо долгом времени общее грандиозное древо всеобщей эволюции природы. Еще недавно единственно возможным для «материалистически мыслящего человека» считалось представление о вечной, бесконечной и в целом не меняющейся Вселенной. Эволюционный принцип доводился только до уровня звезд и звездных островов -  галактик. Это было настолько удобно, что иные видные ученые стремились списать некоторые трудности биологии на ту же вечность и бесконечность: академик Л.С. Берг считал лишенной смысла постановку вопроса о происхождении жизни. Если материя вечна и ниоткуда не произошла, то почему нужно делать какое-то исключение для живой разновидности той же материи? Она была всегда, ее зародыши лишь населяли готовые для этого планеты...

Но идея развития, видимо, не терпит каких бы то ни было рамок. Вселенная в целом развивалась. Мы это видим: на краю наблюдаемой Вселенной, там, откуда свет идет миллиарды лет, преобладают непривычные для нас «ископаемые» формы существования материи, сверхгигантские, сверхъяркие квазары, необычные, пересыщенные энергией галактики. Это вчерашний день и нашей области Вселенной: просто вчерашний день можно увидеть во Вселенной лишь издалека.

Можно нарисовать в принципе некую родословную всех основных причин и следствий мира. Ветви причинно-следственных связей... Чем дальше в прошлое, тем их меньше. Четыре миллиарда лет назад сходятся в один ствол ветви органической и неорганической эволюции Земли. Восходят к одному корню родословные химических элементов, Солнца, планет (этому корню чуть больше пяти миллиардов лет). А еще за десяток-другой миллиардов лет до этого все, что мы видим и слышим сейчас во Вселенной, было еще слито в единой причине причин - ядерной капле, готовой взорваться и все начать.

Странные противоречия ощущаем мы, еще не умея их объяснить, в этой общей картине эволюции. В звездном мире все стремится прочь от всего. Развал, разбазаривание материи и энергии преобладают. В пределах планет, на уровне эволюции геологической и биологической, преобладает, наоборот, созидание, господствует закон возрастания сложности. А на границе этих двух противоположных тенденций -  захватывающая и особенно противоречивая проблема планетной космологии.

Досадовать ли на эти противоречия или радоваться? В единстве этих двух противоположностей эволюции мира некоторые ученые видят ключ к самым основным тайнам природы...

Но не будем забегать вперед...

ПОСЛЕСЛОВИЕ 1

«РИТМЫ НАШЕГО МИРА»...

В истории нашей науки было время, когда такое название показалось бы малопонятным даже ученым, не говоря уже о широком круге читателей.

Положение сильно изменилось. Ритмичность природных процессов, ее проявления в окружающей нас географической среде, ее закономерности, а вместе с тем и возможность предвидеть будущие изменения этой среды все больше и больше привлекают к себе внимание.

Ритмичность -  одно из наиболее ярких и широко распространенных явлений, присущих географической среде. Начиная с суток, через сезоны года, через десятилетия и столетия, к тысячелетиям и миллионам лет, ритмы, как четкие периоды или расплывчатые циклы, неизменно сопровождают развитие земной оболочки.

Ритмы свойственны и явлениям неорганической природы, и явлениям биологическим, причем ритмичность последних зависит от первых и неразрывно с ними связана.

Периодические -  суточные, сезонные, годовые -  ритмы привлекли внимание людей еще на самых первых ступенях сознательного восприятия ими природных явлений; человек видел и их непосредственную причину Солнце и обожествил его.

Постепенно появился интерес к Луне и ее фазам, от которых зависели затмения. Так, уже у древних халдеев были известны периоды «большой» и «малый» Сарос (первый длительностью 18- 19 лет, второй -  9- 10 лет), игравшие в их религиозных обрядах, а через них и в жизненном укладе большую роль.

Солнце, Луна и вообще условия обращения Земли вокруг Солнца и Луны вокруг Земли, то есть закономерности взаимного положения этих трех небесных тел, действительно повинны в большинстве природных ритмов. Они приводят к периодической изменчивости в условиях облучения Земли солнечной радиацией и в интенсивности приливообразующих сил, что в свою очередь влияет на состояние всех элементов географической среды.

Ритмы изменчивости параметров взаимного положения Земли, Солнца и Луны по своему происхождению обладают свойствами «периодов», то есть возникают в весьма точных пределах времени и каждый - в пределах одной амплитуды по мощности его воздействия на Землю. Они определяют условия охлаждения и потепления высоких широт земного шара, с чем в свою очередь связаны некоторые ритмы развития оледенения, а также крупные климатические колебания. Но ритмы этих явлений уже не столь строги и отчетливы, как вызывающие их периодические ритмы параметров взаимного положения Солнца, Земли и Луны.

Другой фактор возникновения ритмических природных процессов -  циклические, то есть не строгие во времени и различные по мощности колебания радиации Солнца (Прежде всего, коротковолновой ультрафиолетовой), называемые солнечной активностью. Один из хорошо известных и изученных циклов -  одиннадцатилетний цикл «солнечных пятен», амплитуда которого колеблется в пределах от 7- 8 до 14- 15 лет.

Природные явления, возникающие и повторяющиеся как бы в виде некоторых временных волн, то есть ритмически, от чего бы они ни зависели, властно вторгались в жизнь как первобытного человека, так и организованного человеческого общества.

Прежде всего, это землетрясения и вулканические извержения, деятельность которых во многих районах немного шара обладает ярко выраженной ритмичностью. И те и другие часто вызывают крупные катастрофы и потому не могли и не могут оставаться вне внимания человека. Далее, это «климатические волны», когда более теплый и сухой климат в течение ряда лет довольно энергично сменяется прохладным и влажным. В горных районах такие смены климата влекут за собой как бы внезапные, а на самом деле скрыто подготовленные заранее наступления ледников, иногда весьма катастрофические, а также бурные наводнения на горных реках и озерах. На равнинных территориях такие «климатические волны» приводят то к усыханию рек и озер, то к наводнениям.

Хорошо известно, что и в биологическом мире есть много явлений, имеющих ритмический характер, и многие из них непосредственно влияют на человеческую деятельность. Это, например, волнообразные миграции рыб в морях и даже в больших озерах (как, например, Арал, Каспий и другие), миграции белки, песца, леммингов и некоторых других животных, нашествия грызунов, налеты саранчи и т.д.

По мере развития человеческого общества и повышения уровня знаний человек обращал все большее внимание на ритмичность природных явлений, стремясь научиться предвидеть их и предотвращать их неблагоприятные последствия или наилучшим образом воспользоваться благоприятными.

В предлагаемой вниманию читателей научно-популярной книге А. Гангнуса рассматривается целый ряд явлений, свойственных географической среде и зачастую выражающихся в виде отчетливых ритмических колебаний.

Научно-популярная литература очень нуждается в присутствии у автора известной доли фантазии. А. Гангнус, несомненно, ею обладает, причем в объеме и форме, которые Скрепляют его позиции в изложении тех или иных гипотез, идей, теорий и просто интересных мыслей, стремящихся к предвидению того, что сейчас нам еще совсем неясно.

Выбранная автором тема, необходимость популяризации которой давно назрела, яркое и образное изложение материала, хорошее представление о предмете, о котором пишет автор, его знакомство с весьма обширной и разнообразной литературой, несомненно, будут способствовать успеху книги у читателей, которые получат из нее новые интересные и содержательные представления о явлениях, происходящих в окружающем нас мире.

Доктор географических наук

А. В. Шнитников

ПОСЛЕСЛОВИЕ 2

«ЧЕРЕЗ ГОРЫ ВРЕМЕНИ»

Еще сто с небольшим лет назад человек, посвятивший себя науке, вполне мог одновременно заняться, скажем, проблемой происхождения атоллов, систематикой усоногих раков, насекомоядными растениями и мимикой человека и животных. Правда, и тогда подобный диапазон исследований, причем на высоком уровне, был под силу только таким гениальным одиночкам, как Дарвин. И все же это было возможно. Сейчас мы искренне удивляемся, если человек прекрасно разбирается одновременно и в нижне- и в верхнепалеозойских отложениях одной лишь Сибири, поражаемся, если он к тому же знает систематику ископаемых животных и растений в этих же отложениях, и готовы признать этого человека энциклопедистом, если он назовет по-латыни два-три десятка живущих сейчас в Сибири растений или насекомых.

Раздробление дисциплин и сверхспециализация ученых -  проблема номер один в науке второй половины XX века. Как говорил Акоф, «мы должны отказаться от мысли, будто природа разделима на факультеты подобно университетам. Разделение труда по дисциплинам перестало быть эффективным».

Ученые всегда чувствовали это, и многие высказывались в таком же духе. Великие исследователи прошлого были энциклопедистами не из праздного любопытства. «Если же иной раз,- писал Гёте,- при одинаковых обстоятельствах обнаружится случай, противоречащий моему закону, то я вижу, что мне надо со своей работой продвинуться вперед и искать более высокую точку зрения».

Поиск такой точки зрения ведет и в глубь явления и вширь. Надо отойти немного дальше, подняться выше и со стороны взглянуть, что же получается. И здесь исследователь обычно видит, что пути решения проблемы уходят в соседние области знания. Но пройти по этим путям непросто.

В истории жизни на Земле несколько раз менялись господствующие «династии». Было время царствования рыб, пресмыкающихся, папоротниковидных, голосеменных. Сейчас господствуют млекопитающие и цветковые. Биолог, занимающийся общими проблемами эволюции, пытается докопаться до причин, вызывавших смену династий. Логика исследования приводит его к истории лика Земли, и ему надо разобраться в периодичности геологических событий. Он находит статью с подходящим заголовком и читает: «Фациостратиграфические подразделения имеют скользящие диахронные границы, а этапостратиграфические - полностью или ограниченно изохронные». Далее он прочтет о фетишизации биостратиграфии, о том, что системы биогеоисторической шкалы надо заменить «ритмосистемами», и... с досадой захлопнет книгу.

Наконец после долгих поисков он найдет что-то написанное нормальным человеческим языком, о незнакомых терминах справится в «Словаре иностранных слов» и выяснит, что в истории Земли были периодически повторяющиеся крупные геологические революции. Довольный находкой, биолог уверенно сделает вывод о прямой связи перестроек земной коры и биологических событий и напечатает статью. Но потом в случайном разговоре он узнает, что представления о геологических революциях, захватывающих разом всю планету, изрядно устарели и что в них верит не так уж много геологов. Оказывается, ему попалась лишь одна, да и то не слишком популярная точка зрения. Многие думают иначе, и до определенного решения еще далеко.

Вот обратный пример. Специалист по рудным месторождениям подметил сходство между стадиями формирования одного какого-то месторождения и общей последовательностью образования данных руд на нашей планете. Он еще в школе проходил «биогенетический закон» Геккеля - Мюллера (жабры у человеческого зародыша и тому подобное), и вот родился на свет «геогенетический закон». Узнав об этом, знакомый биолог заметил, что, по мнению многих авторитетных специалистов, биогенетический закон - достояние биологической мифологии и что не надо заставлять каждый организм «взбираться на свое филогенетическое древо». Все дело в том, что зародыш человека похож не на рыбу, а на зародыш рыбы. В довершение всего отчаявшийся специалист по рудам узнал, что он столкнулся всего лишь с частным случаем одной из теорем общей теории систем. «Вот где решение вопроса!» - воскликнул он и раздобыл ежегодник по системным исследованиям. Раскрыл книгу и начал читать: «Любая система, по определению, есть i-тое множество композиций М; со своими Р(^{^}, A(i\ Z,. В теории же множеств на основании аксиомы выбора Цермело теорема 4 доказана...» - и так страница за страницей. Продираться через такие заросли у человека, не привыкшего к «i-тым множествам», уже нет сил...

Итак, перед каждым ученым, проникающим в чуждую, но необходимую по логике исследования область, встают четыре вопроса. Первый вопрос: сделано ли что-нибудь по интересующей его проблеме? Второй вопрос: если что-то сделано, то какие существуют на этот счет мнения и какому мнению безопаснее всего довериться? Третий: где об этом прочитать? Четвертый: как понять написанное?

На мой взгляд, есть две главные возможности для решения этих вопросов: установить личный контакт сисследователем или разыскать соответствующую научно-популярную литературу и именно с нее начинать экскурс в незнакомую область.

Во времена Фламмариона и «Библиотеки знания» издательства Сойкина основное назначение научно-популярной литературы было просветительское. Однако и тогда она бралась за наведение мостов между научными дисциплинами, и это ее значение с тех пор все возрастает и будет возрастать.

Учитывая все сказанное, можно перейти теперь к книге «Через горы времени», которую с пользой для себя прочтут многие геологи, биологи и ученые другого профиля. Александр Гангнус - профессиональный литератор, специализирующийся на научной журналистике. Я бы не назвал его знание научной проблематики книжным. Многие исследования проходили буквально на его глазах, он принимал участие в обсуждении возникавших проблем, был свидетелем становления новых идей. Настоящий научный журналист - не только профессиональный летописец. Ему приходится быть учеником, советчиком, комментатором и в значительной мере тоже исследователем. Он вынужден заниматься историей науки, которая, как говорил Гёте, и есть «сама наука». Литератор, пишущий о науке, обязан анализировать историю идей и, что не менее важно, пристально приглядываться к личности тех, кто эти идеи выдвигал и выдвигает. Ученым, ведущим конкретные исследования, такая работа, как она ни важна, обычно недоступна, на нее не хватает ни сил, ни времени. А часто не хватает просто таланта. Ведь осознанное надо донести до читателя простым языком, увлекательно, чтобы популярная книга не превратилась в нудное переложение научных статей и монографий.

Мне кажется, что в подавляющем большинстве случаев А. Гангнус со всеми этими трудными задачами справился. Он взял для рассказа тему огромную и чрезвычайно трудную -  сопряженную эволюцию живой и неживой природы, историю Земли как планеты и как места, на котором поселилась единственная известная нам биосфера.

Автор не пошел по пути изложения одних лишь традиционных, привычных взглядов, ставших порой уже просто догматическими. Очень часто в научной литературе некоторые вопросы страстно обсуждаются, по ним существует масса во многом противоположных мнений, по, докатываясь до научно-популярной литературы, волны утихают, и на ее страницы выплескиваются снова и снова повторяемые утверждения. Так обстоит дело с проблемой происхождения жизни, с которой чаще всего связывают гипотезу А.И. Опарина. То же получается с некоторыми другими общебиологическими проблемами -  основных факторов эволюции, монофилии и полифилии. Такова же судьба некоторых геологических гипотез. Для своей книги А. Гангнус не выбирает какую-то одну точку зрения. Он рассказывает о противоборстве идей, о перипетиях научных дискуссий, разбирает аргументацию спорящих сторон.

И это очень важно, что он не пытается создать видимость благополучия там, где происходит драматическое столкновение диаметрально противоположных мнений. Нет ничего более опасного, чем забывать о том, что вопрос не решен, что предложенные решения не более чем гипотезы, что даже сам вопрос может быть еще совсем неверно поставлен.

Перед популяризатором, берущимся за обобщение данных столь разных дисциплин, как биология, геология и астрономия со всеми их ответвлениями, стоит еще одна чрезвычайно сложная проблема. Это достоверность приводимых фактов и суждений. Как отделить факт от гипотезы и гипотезу от теории, сплошь и рядом не знают сами исследователи. Тем более трудно провести такое разграничение в популярной книге, где нельзя найти место для многочисленных оговорок и разъяснений. И опять же в подавляющем большинстве случаев в книге А. Гангнуса можно хорошо видеть цену фактам и суждениям. Но если отдельные упущения остались, это не должно сказаться на общей оценке книги. В конце концов, популярная книга не источник для дальнейших точных ссылок, ее задача - ориентировать и стимулировать.

По некоторым вопросам автор решился на свои собственные суждения, на вполне оригинальные научные обобщения. Я думаю, что он имел на это право. И в оправдание ему можно привести слова Гёте, защищавшего разумный и неназойливый дилетантизм в науке: «Да, возможно, мы и не зазнаемся, полагая, что кое-что там (в среде неспециалистов. -  С.М) возникшее и в дальнейшем пересаженное в научный мир приносит теперь плоды, которыми мы наслаждаемся, хотя и не всегда называется тот сад, откуда были взяты черенки для прививки».

Доктор геолого-минералогических наук

С.В. Мейен

СОДЕРЖАНИЕ

КНИГА ПЕРВАЯ СУПЕРХРОН, ИЛИ РИТМЫ НАШЕГО МИРА......5

Вместо пролога: НАВСТРЕЧУ СЕВЕРНОЙ АВРОРЫ ... 5

Глава 1. В НЕБЕ СОЛНЦА........................................................... 34

Глава 2. ВЕК СТРАШНЫХ ЗИМ................................................ 52

Глава 3. ТРУДНАЯ ЖИЗНЬ НА ЗЕМНОМ ВОЛЧКЕ.... 78

Глава 4. ЕЩЕ КОЕ-ЧТО О ПРИЛИВАХ.................................... 88

Глава 5. ИЗ ГРЯЗИ В КНЯЗИ....................................................... 97

Глава 6. ТЕХНОПАРК ЮРСКОГО ПЕРИОДА....................... 117

Глава 7. НАШ ХРУПКИЙ МАГНИТНЫЙ ДОМ.................... 145

Глава 8. ПУЛЬСИРУЮЩАЯ ЗЕМЛЯ....................................... 175

Глава 9. AD SIDERA VISUM....................................................... 186

Вместо эпилога. ПУТЬ НА «КОСМОС».................................. 197

КНИГА ВТОРАЯ ТЕХНОПАРК ЮРСКОГО ПЕРИОДА, ИЛИ ЧЕРЕЗ ГОРЫ ВРЕМЕНИ..............221

Глава 1. «РЮРИК» И «БИГЛЬ».................................................. 221

Глава 2. ВЫРУЧИТЬ МАМОНТА!............................................ 232

Глава 3. ВРЕМЯ ЖИТЬ, ВРЕМЯ ВЫМИРАТЬ...................... 264

Глава 4. ПАРК ЮРСКОГО ПЕРИОДА (ДИНОЗАВРЫ)............... 299

Глава 5. ПЕРМОТРИАС............................................................... 312

Глава 6. ЯЩЕРЫ ИЛИ ЗВЕРИ?................................................... 328

Глава 7. ТАИНСТВЕННЫЙ ПЕРМОКАРБОН...................... 351

Глава 8. ТАИНСТВЕННЫЙ ДЕВОН....................................... 367

Глава 9 ВЗЛЕТ ПОЗВОНОЧНЫХ............................................. 377

Глава 10. ОТ СОДРУЖЕСТВА К ЕДИНСТВУ...................... 405

Глава 11. «СХВАТЫВАЯ В СТАНОВЛЕНИИ»..................... 421

Глава 12. ПРЕДЖИЗНЬ. ОТ ПАНСПЕРМИИ К БИОПОЭЗУ.... 436

Глава 13. ПРЕДЖИЗНЬ. ОТ БЕЛКА ДО ДНК?..................... 447

Глава 14. НАЧАЛО........................................................................ 461

Послесловие 1. «Ритмы нашего мира».................................... .471

Послесловие 2. «Через горы времени»         ..474

Вниманию оптовых покупателей!

Книги различных жанров можно приобрести по адресу: 129348, Москва, ул. Красной Сосны, д.24. Акционерное общество «Вече», телефоны: (095) 188-16-50, 188-88-02, 182-40-74, 182-60-47

Филиал в Нижнем Новгороде «ВЕЧЕ-НН»

Филиал в Казани ООО «ВЕЧЕ-КАЗАНЬ» тел.: (843) 571-33-07

тел.: С8312) 64-93-67, 64-97-18

Филиал в Новосибирске ООО «Опткнига- Сибирь» тел.: (3832) 10-18-70

Филиал в Киеве ООО «Вече- Украина» тел. (044) 537-29-20

Научно-популярное издание;

Великие тайны

Гангнус Александр Александрович

ТЕХНОПАРК ЮРСКОГО ПЕРИОДА

ЗАГАДКИ ЭВОЛЮЦИИ

Генеральный директор Л.Л. Палько Ответственный за выпуск В.П. Еленский Главный редактор С.Н. Дмитриев

Корректор Н.К. Киселева ~

Дизайн обложки Д.В. Грушин

Верстка М.А. Виноградов

ООО «Издательство «Вече 2000» ЗАО «Издательство «Вече» ООО «Издательский дом «Вече»

129348, Москва, ул. Красной Сосны, 24.

Гигиенический сертификат № 77.99.02.953.П.001857.12.03 от 08.12.2003 г.

E-mail: veche@veche.ru http://www.veche.ru Подписано в печать 20.10.2005. Формат 84 х 108 ¹/з₂-Гарнитура «TimesЕТ».Печать офсетная. Бумага офсетная.

Печ. л. 15. Тираж 5000 экз. Заказ А-851

Отпечатано в типографии ОАО ПИК «Идел-Пресс» в полном соответствии с качеством предоставленных диапозитивов.

420066, е Казань, ул. Декабристов, 2.

notes

1

Есть гипотеза, ее сейчас, в начале XXI века, придерживается академик Гуревич из Физического института имени Лебедева, что чуть не каждая земная молния спровоцирована ливнем вторичных частиц от энергичных странников Вселенной. Об этом - в другой главе этой книги. Есть и такая точка зрения: ни настоящего погодного и климатического прогноза, ни тем более шансов научиться управлять погодой и климатом не будет, пока не раскрыта электрическая составляющая механизма погоды. Грозы и молнии, с этой точки зрения, не столько следствие метеопроцессов, сколько их причина. Точка зрения не новая, но до сих пор не доказанная и не обоснованная физически.

2

Здесь необходимы некоторые оговорки. Вопрос о «противофазности Арала» относится к числу спорных. В частности, профессор А.В Шнитников был категорически не согласен с этой точкой зрения. Аральское и Каспийское моря, по его мнению, в века страшных зим одинаково наполнялись водой, подчиняясь общему климатическому ритму. А его знаменитый оппонент Лев Гумилев - согласен. С обоими мне в свое время пришлось объясняться по этому поводу...

Однако автор этой книги не берет на себя смелость каким бы то ни было образом разрешать научные разногласия. Вероятная судьба многих «экзотических» гипотез и теорий, изложенных здесь,- забвение. Но каких именно, сейчас, разумеется, сказать невозможно. Поэтому гипотеза Т.Д. и С.Д. Резниченко излагается здесь с той примерно аргументацией, с какой она появилась в научной печати (см. «Земля во Вселенной» [сб.]. М., 1963).

3

Интересно, что как раз четверть миллиарда лет назад произо­шло самое, видимо, грандиозное, сибирское, излияние базальтовых лав в истории Земли. Моя мать, рьяный сторонник сводовой текто­ники, немало крови попортила мне, мобилисту, великолепными рас­сказами об этом, явно никак не связанном с дрейфом континентов геологическом феномене (про плюмы тогда еще ничего не было из­вестно). Это излияние почти совпало с началом самого, опять-таки грандиозного вымирания животных и растений в истории жизни на Земле. Ученые вспоминают и еще одно большое вымирание, синх­ронное с подобным излиянием. На рубеже мелового и третичного периодов образовалось обширное базальтовое плато Декан на движущемся к северу субконтиненте Индии. Эти излияния, в сотни и тысячи раз превосходящие мощь всех мыслимых сегодня вулканических извержений, вполне могли быть причиной вымираний. Нередко эти вулканические катаклизмы противопоставляют «космическим» гипотезам вымирания, связанным с падениями гигантских, в десятки километров в поперечнике астероидов. На самом деле скорее всего никакого противоречия здесь нет. Кто-то заметил, что «самопроизвольный» выплеск базальтовых лав 65- 67 (по разным определениям) миллионов лет назад произошел в точке-антиподе взрыва гигантского метеорита, упавшего на полустров Юкатан в Карибском море. Все продольные и поперечные сейсмические волны от страшного удара по планете обязательно должны были сойтись в точке-антиподе и произвести там разрушения, не меньшие, чем в самом месте удара, -  и подвернулась именно Индия. Для сибирского «плюма» тоже уже нашли в точке-антиподе гигантскую кольцевую структуру Bedout подходящего возраста и размера (200 километров в диаметре) у северо-западного берега Австралии.

Грубо это явление можно сравнить с выбиванием пробки из бутылки путем удара по дну бутылки. Это еще не окончательный результат, но вполне возможно, началом некоторых (если не всех) плюмов могли быть именно космические удары и именно в точках-антиподах: еще одно великолепное направление исследований для грядущих поколений геологов и геофизиков. Так и не найденные еще плюмы можно искать, и не обнаруженные шрамы от столкновений планеты с планетоидами, и уточнять маршруты дрейфа континентов... А заодно и прикидывать вероятность новой массовой гибели всего живого в будущем.

4

Когда-то эти стихи частично были опубликованы в рамках моего очерка в молодежном журнале с обозначением «Из лабораторного журнала Марата». Так это и бродит по сей день в Интернете. Марат был. И стихи были, по-русски, с заметным влиянием Луговского. Строчки «Биенье ядерного пульса», «А горы цепенеют немо» и еще некоторые -  его. И они вдохновили, видимо, и меня, остальное пришлось дописывать «срочно, в номер» мне, хотя тогда мне очень хотелось, чтобы в том лабораторном журнале было все, о чем мне тогда думалось. Не знаю, как обозначается такое авторство, но подлинника, того, что на самом деле писал Марат, у меня не сохранилось.

5

Недавние пакистанские находки блестяще подтвердили эти лабораторные достижения науки. Найденные там группой профессора Ганса Тевиссена (Hans Thewissen) из Университета СевероЗападного Огайо звери из раннего эоцена размером с кабана -  еще вполне парнокопытные по устройству конечностей, но уже почти киты по устройству черепа. Сухопутные, но уже не отходящие далеко от воды ископаемые животные получили названия ихтиолест и пакицет.

6

Не следует понимать слова «выступ» и «паз» буквально, механически. Взаимодействие белковых радикалов и нуклеиновых оснований идет на тонком химическом уровне.