Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих бесплатное чтение
Эльза Панчироли
Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих
BEASTS BEFORE US By Elsa Panciroli
© Elsa Panciroli, 2021
This translation of BEASTS BEFORE US is published by Limited company «Publishing house «Eksmo» by arrangement with Bloomsbury Publishing Plc.
В оформлении обложки использованы иллюстрации: KUCO, Arthur Balitskii, Vorobiov Oleksii 8, Arthur Balitskii, Vanilin Ka / Shutterstock / FOTODOM
Используется по лицензии от Shutterstock / FOTODOM
© Сысоева И., перевод на русский язык, 2023
© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2024
Вступление
Раз вы читаете эту книгу, мне, вероятно, не нужно уверять вас, что ископаемые интересны – но есть ли от них какая-то польза? Палеонтология – динозавр среди наук? Могут ли старые кости предоставить информацию, актуальную для современного мира?
Когда я только поступила в магистратуру по палеонтологии, наша первая лекция началась с цитаты, приписываемой ученому и лауреату Нобелевской премии Эрнесту Резерфорду: «Есть одна наука – физика. Все остальное – коллекционирование марок». Угадайте с одного раза, какой наукой он занимался. Мой профессор – сам автор множества книг по палеонтологии – провел занятие, приводя множество причин, по которым изучение окаменелостей можно считать не просто хобби. Я помню, что была озадачена: мне бы и в голову не пришло, что кто-то ставит некоторые науки выше других.
Бытует мнение, что палеонтология – это просто изучение кучки костей. И годится она разве что для развлечения детей, которые с восторгом читают о пыльных камнях, добытых в Бесплодных землях людьми в широкополых шляпах. Другие считают, что эта наука полностью посвящена динозаврам. «Я знаю одного ребенка, он был бы рад с тобой познакомиться!» – мне приходится часто такое слышать. Как мило, отвечаю я, но, может, вы знаете кого-нибудь взрослого, с кем можно побеседовать?
Ископаемые уникальны, они позволяют проникнуть в глубочайшие истоки жизни на Земле. Они дают ответы на вопросы, на которые никогда не смогут ответить молекулы. Сначала кости и зубы рассказывают о присутствии или отсутствии организмов – когда появились и исчезли определенные группы (или, по крайней мере, в какой период они точно жили) и где они обитали. Затем они дают нам информацию о таксономии, о том, как различные группы связаны друг с другом, помогая нам понять взаимоотношения животных. Окаменелости могут поведать о том, насколько разнообразными были животные и растения в разные времена и как менялась окружающая среда, в которой они обитали. Благодаря им мы можем наметить путь, проделанный эволюцией: когда естественный отбор крался на цыпочках, а когда летел вперед огромными скачками. Мы можем составить схемы колебания климата и атмосферы, кислотности и температуры океана, а также функционирования и плодовитости экосистем. Вся эта информация помогает нам распознавать эволюционные паттерны, наблюдаемые в глобальном масштабе. Поскольку мы уже живем в эпоху, по праву названной шестым массовым вымиранием – природной катастрофой, вызванной деятельностью человека, – ученым как никогда важно знать, как планета и организмы реагировали на вымирание в прошлом и, что куда важнее, как они восстанавливались.
Но палеонтология этим не ограничивается. Старые кости могут рассказать нам, как когда-то передвигались вымершие животные. Как они прокладывали свой путь по нашей планете: бежали, прыгали или же скользили? Какова была их роль в окружающей среде, в их экологии? Такого рода информация выводилась на протяжении веков путем изучения скелетов, но теперь мы получаем огромные наборы данных о формах костей и тут же проверяем эти гипотезы математически. Мы даже позаимствовали несколько инженерных приемов, используемых для проверки прочности строительных материалов, и применили их к окаменелостям. Методы и результаты этих новых исследований находят применение в медицине и ветеринарии, в охране природы и экологии и, конечно же, в наших знаниях о том, что было до нас.
Если в ваших глазах образ палеонтолога по-прежнему ассоциируется с Индианой Джонсом [1] – или даже Россом из «Друзей», – вы сильно ошибаетесь. Забудьте о хлыстах, настоящие палеонтологи носят с собой только ноутбук. Шляпа им, может, и понадобится в полевой работе, но большинство все же предпочтут удобное офисное кресло, поскольку большую часть своей жизни проводят за компьютером. Кодирование – жизненно важный инструмент в наборе специалиста, позволяющий собирать огромные объемы информации и статистически ее анализировать. Палеонтологи набирают код так же непринужденно, как все остальные – текстовые сообщения. А проведение компьютерной томографии стало почти такой же рутиной, как вылазка за кофе в перерыв.
Сегодня наука о вымершей жизни как никогда изменилась. Как раз по этой причине я и пишу эту книгу. Статистические методы анализа больших объемов данных и компьютерная томография окаменелостей открыли совершенно новые области исследований. Соответственно, наши знания вырвались за границы простого пера, бумаги и острого глаза. Роль женщин наконец-то получает признание. Путь достижения гендерного и прочего разнообразия в палеонтологии (как и в других науках) еще только начинается – среди нас по-прежнему много белых и выходцев с Запада. Но все чаще странами, где делаются самые новаторские открытия, становятся не Европа и Америка, а Китай, Мадагаскар, Южная Африка, Аргентина, Бразилия. Исследователи из этих стран сами изучают свое ископаемое наследие, вместо того чтобы отдавать его в музеи за рубежом, как это было когда-то.
Однако моя главная задача – прояснить историю млекопитающих. Вы, возможно, думаете, что знаете, откуда они берут свое начало, но, полагаю, вы будете удивлены. Если вы считали, что все началось с вымирания нептичьих динозавров, подумайте еще раз. Если вы верили, что млекопитающие – пушистые комочки – просто крутились под ногами динозавров в ожидании, пока их кто-нибудь слопает, то глубоко заблуждаетесь. Если вы повторяли байку о том, что млекопитающие происходят от рептилий, вымойте рот с мылом. У нас, млекопитающих, своя родословная. Наша ветвь тянется отдельно, своей анатомией и физиологией связывая нас с первыми позвоночными на суше. Давным-давно мы оказались в совсем не райском саду, и у нас все получилось.
Я хочу рассказать вам ту часть истории млекопитающих, которую вы никогда не слышали. Невозможно познакомить вас с каждым животным, группой, местом и исследователем в истории млекопитающих – да вам бы и не понравилось, если бы я попыталась. Потому я предпочла шведский стол из самых лакомых кусочков. Я продемонстрирую удивительные открытия и ключевые повороты в эволюции млекопитающих и представлю некоторых талантливых исследователей, которые изменили наше представление о мире. Вам предстоит встреча с выдающимися персонажами и поездка в удивительные места. Я особенно хочу пригласить вас в Шотландию, чтобы показать, что привнесли в общую картину развития млекопитающих наши открытия на Западных островах и как они связаны с умопомрачительными окаменелостями, найденными в таких местах, как Китай и Южная Африка.
Мы отправимся в удивительное путешествие по эволюции млекопитающих.
Это приквел. Нерассказанная история.
Глава первая
Остров туманов и лагун
Cha b ’ ann gus a-rithist a thuig mi na tr ì mionaidean sin a bhi nan triallfarraige, bho sheann chreagan E ò rpach gu f ì or chreagan à rsaidh Aimeireaga. An d à th ì r mh ò r air am br ù thadh ri guailibh a-ch è ile, gus gleann a dh è anamh de chuan. Air a bhith air taobh thall a ’ chaolais, taobh na Morbhairne, taobh À ird nam Murchan. Bha mi, a-nis, air an t ì r eile.
Только позже я поняла, что это путешествие к морю на самом деле было паломничеством – от старых скал Европы к древним скалам Америки. Два континента прижались плечом к плечу, образуя океанскую долину. Стоя между Морверном и Арднамерханом, я словно оказывалась в другой стране.
Мэри Энн Кеннеди. Долина
Я затолкала свою сумку как можно глубже под валун, укрывший клочок травы от ливня. Пролезть под него самой мне бы никак не удалось, потому я втиснулась с подветренной стороны скалы. Я натянула оба капюшона – один от непромокаемой куртки, а другой от дополнительного непромокаемого пальто, – стараясь прикрыть свою промокшую серую шляпу. Сняв перчатки, я выжала их прямо на известняковую дорожку, наблюдая, как вода каскадом стекает в трещины, спускающиеся к морю.
Это был последний день полевых работ на острове Скай, самом большом из островов Внутренних Гебрид, изумрудной россыпью расстилающихся вдоль западного побережья Шотландии. На гэльском языке это место называется Островом туманов1.[0] В тот день облака нависли так низко, что полностью проглотили горный хребет Куиллин. Виднелись только их каменные ступни, угрюмо погруженные в неспокойные воды озера Лох-Скавейг.
На берегу двое мужчин колотили по камню большими молотами. Каменные осколки разлетались во все стороны, как шальные пули. Потому-то я и сидела здесь, наверху, пытаясь не попасть под эти осколки. Один мужчина поджал под себя ноги, сидя в поднимающейся луже воды, которую дождь нещадно заполнял, не видя краев. Другой согнувшись стоял, его одетая в гортекс фигура мерцала пленкой влаги, пока он дробил камень.
Это мои коллеги, Роджер Бенсон и Стиг Уолш. Бенсон высокий и, как и я, всегда растрепанный: его темным волосам явно не помешала бы стрижка. У него неутомимый ум и невероятная способность обсуждать науку с чувством юмора. Студент-физик, ставший палеонтологом, он начал свой карьерный путь с мегалозавра, первого динозавра, получившего название, но интерес к вопросам эволюции животных обусловил его убийственное внимание почти к каждой группе позвоночных, будь то рыбы, птицы или млекопитающие. Уолш довольно своеобразный. Он специалист по эволюции мозга и органов чувств и к тому же бегун, обычно в гору и босиком, хотя он всегда обут, когда каждый обеденный перерыв покидает наш офис, оббегая холм Трон Артура. Его жизнь так полна злоключений, странных профессий и удивительных хобби, что я даже ненадолго задумалась бросить эту книгу и вместо нее написать его биографию. Его истории всегда начинаются с пространных размышлений вроде: «Ядерный реактор устроен совсем не так, как вы думали». А еще он единственный известный мне человек, которого во сне покусали улитки.
Это был последний день нашей ежегодной полевой работы на юге Ская. По большей части нам везло, и мы каждый вечер возвращались в наш арендованный коттедж не только с новыми окаменелостями для изучения, но и потрясным загаром. Но в последний день погода переменилась. Мы вернулись на берег, чтобы «прибраться» за собой: сточить края пилами по камню, оставляя поверхность, которая через несколько лет, при наличии слегка кислой дождевой воды и активной колонизации ракушками и водорослями, будет почти незаметна. Таким образом мы оказываем минимальное долгосрочное воздействие на территорию – важное условие, выдвинутое Шотландским фондом природного наследия, поскольку это побережье представляет собой участок особого научного значения (система, называемая SSIS, от англ. Site of Special Scientific Interest). Мы тщательно отбираем только те находки, которые скорее всего окажутся значимыми. А время нашего пребывания на побережье рассчитано так, чтобы не мешать сезону размножения диких птиц, часто посещающих этот район, включая великолепных гебридских морских орлов. Все-таки нам интересна судьба не только мертвых.
Я помню полевой сезон, когда впервые встретилась со всеми. Я вошла в уютный арендованный домик, где меня встретили члены моей новой команды, собравшиеся у пылающего камина. Запах сырой одежды и древесного дыма заполнял воздух. Еда уже ждала моего приезда – ужинала я с миской на коленях, свернувшись калачиком в потертом кожаном кресле.
Мы проводили вечера, попивая торфяной виски и дешевое вино и обсуждая, как выявить временные закономерности разнообразия четвероногих, – да, палеонтологи совсем не умеют веселиться. В нашей группе собрались представители самых разных институтов и организаций: Уолш – старший куратор отдела палеобиологии в Национальном музее Шотландии и младший научный сотрудник Эдинбургского университета. Он же был моим научным руководителем в докторантуре. Бенсон каждый год отправлялся на север от лаборатории факультета наук о Земле Оксфордского университета. Другим нашим товарищем по команде был Ричард Батлер из Бирмингемского университета, рыжеволосый гигант, который никогда не расставался с биноклем для наблюдения за птицами. Каждый год к нам присоединялись студенты и аспиранты-исследователи. Бенсон и Уолш посещали Скай в течение шести лет, когда я начала с ними работать. После десяти лет полевых работ они каждый раз заверяли, что теперь уж точно тут нечего собирать, однако открытия продолжались, а мы все больше узнавали про остров и его секреты.
Бенсон, Батлер и я выше ста восьмидесяти сантиметров ростом, из-за чего, возможно, у нашей группы наибольший средний рост среди всех палеонтологов в Соединенном Королевстве. Мы – команда гигантов в поисках карликов: мельчайших окаменелостей позвоночных животных, скрытых в сером известняке Ская. Млекопитающие и саламандры, ящерицы, черепахи и птерозавры. Возможно, парочка динозавров. Все они населяли пресноводную экосистему 166 миллионов лет назад, когда Скай представлял собой сеть теплых лагун.
Мы допили свой виски и принялись планировать утреннюю прогулку к скалам.
В мою первую поездку на Скай тоже не обошлось без дождевых туч. Мне было 12, когда моя семья упаковалась в машину и отправилась на побережье. В то время мы жили на берегу озера Лох-Несс, и дорога на Скай вела через впечатляющие горы Шотландии. Конечно, ни одну из них невозможно было рассмотреть из-под плотной завесы тумана, заполняющей собой все долины.
Мои родители подняли большой шум из-за недавно построенного моста из Кайл-оф-Лохалш в Кайликин, соединяющего материк с островом. Они вспоминали старый автомобильный паром, который теперь ходит только для любопытных туристов и ностальгирующих местных жителей, и размышляли, как теперь изменится жизнь для жителей острова. В их отношении к новшеству сожаления было ничуть не меньше, чем одобрения, что, собственно, привычно, когда дело касается улучшений транспортного сообщения в Шотландии.
Когда колеса нашей машины коснулись острова Скай, мы будто погрузились под воду. Дождь не шел, он просто существовал везде и сразу. За время нашей однодневной поездки мы почти ничего не увидели, кроме всепроникающего красновато-коричневого мрака, беспрестанно сопровождающегося звуком бешено бьющихся дворников на ветровом стекле. Папа, заядлый скалолаз, рассказывал о невероятных вершинах горного хребта Куиллин, которые, как он клялся, были «прямо там», сразу за облаками. Я рассеянно всматривалась в темноту за окном.
Вот тогда-то я и увидела его на заборе у обочины: силуэт с крючковатым клювом. Жнец кроликов. Гигантские крылья, сложенные над его дубово-коричневой спиной, выглядели как запертые на засов ворота. «Там беркут!» – воскликнула я, прижимаясь носом к стеклу. Машина пронеслась мимо него прежде, чем кто-либо еще смог его разглядеть.
Мама спросила, не просто ли это канюк. Нет, это точно был беркут: первый, которого я видела, такого не спутаешь с обычным канюком. Царь среди пернатых хищников. Гигант птичьего мира.
Мой первый динозавр на Скае.
Двадцать лет спустя я стояла на берегу полуострова Троттерниш в северной части Ская, своими зелеными туристическими ботинками в отпечатке ног динозавра юрского периода. Я была в месте под названием Руба-нам-Братайреан, неподалеку от Стаффина: самого дальнего [2] уголка, где находили следы динозавров в Великобритании. Я спустилась на берег в поисках окаменелостей с командой из Эдинбургского университета, дорогу нам показал местный эксперт по ископаемым Дугалд Росс. Земледелец и строитель, Росс вырос на Троттернише. Когда мы поравнялись на скользкой грязной тропинке, я поприветствовала его на гэльском, его родном языке, который я знаю постыдно мало для горянки. Скупо и пространно он начал рассказывать историю своей жизни.
Будучи подростком, Росс сделал много археологических открытий в забытых поселениях на острове. Наконечники стрел, которые, как когда-то считалось, вырезали феи, восходили к самым древним поселенцам Внутренних Гебридских островов. Вдохновленный этими находками и богатым местным наследием, Росс заявил права на заброшенное однокомнатное школьное здание рядом со своим домом и сказал своему отцу, каменщику, что восстановит его и построит первый на острове музей. Отец Росса почесал подбородок и покачал головой, оставляя своего сына на попечение безумных мечтаний, так свойственных молодым людям.
Целую жизнь спустя музей Дугалда Росса все еще стоит. Это одноэтажное сооружение с каменными стенами, расположенное на обочине дороги. Внутри побеленный камень, а воздух оставляет привкус ржавчины на кончике языка. Музей заполнен с любовью собранными фрагментами истории Ская. Сельскохозяйственная техника, извлеченная из придорожных канав или торфа. Стеклянные бутылки, посуда с цветочными орнаментами и измерительные инструменты, ржавая ловушка для кротов. И окаменелости самых разных размеров.
Помимо своих археологических сокровищ, Росс обнаружил несколько значительных окаменелостей юрского периода на острове Скай (самая первая окаменелость динозавра на Скай была найдена Маттиасом Метцем, немецким коллекционером ископаемых). Среди них были фрагменты динозавров и их двоюродных братьев, морских рептилий. С тех пор он неоднократно публиковался вместе со своим другом и коллегой Нилом Кларком, куратором Хантерианского музея в Глазго. За последние 20 лет Росс и Кларк описали кости и следы ног, найденные вдоль сильно разрушенной береговой линии северного Ская. Позже Росс начал работать с исследователями из Эдинбургского университета, и вот так я познакомилась с ним в тот солнечный весенний день.
Пока мы шли к Руба-нам-Братайреан, Росс сказал мне, что название этого места означает «Братский Мыс». По его словам, за этим названием стояли две истории: либо место было названо в честь жившего там монаха, либо в честь трагической смерти брата местного рыбака. «Так и какая же из них настоящая?» – спросила я. Как обычно бывает с топонимами, трудно отделить их буквальное происхождение от поэтического. Улыбнувшись в усы, Росс предложил выбрать ту историю, которая мне больше по душе [3].
Английские палеонтологи-любители хорошо знакомы с участками английского побережья, богатыми ископаемыми. Следуя тенденции, идущей еще от викторианских натуралистов, они бродят по берегам в поисках аммонитов, белемнитов [4] и редких морских рептилий или динозавров. В Шотландии побережье юрского периода гораздо менее цивилизованно. Побродить по пляжу не получится, да и спокойной прогулки ожидать не стоит. Северное побережье Ская, подобно выступу на краю Земли, врезается в соленый пролив Минч, холодный морской путь, проходящий между Гебридскими островами и материком. У подножия этих утесов вода бьется о песчаник, с зимней яростью отрывая от него куски и швыряя их вдоль берега, словно впав в первобытную ярость.
Светило солнце, и даже море успокоилось, когда наша команда отправилась на берег. Здешние раскопки сильно отличались от нашей работы с основной командой на юге Ская. На Троттернише мы карабкались по массивным валунам из песчаника, как муравьи по кубикам сахара. Окаменелости позвоночных очень редки на севере острова, и в большинстве случаев мы возвращались ни с чем, только исцарапанные колени и обветренные щеки напоминали об очередном неудачном дне. На большей части побережья нет даже аммонитов, которые компенсировали бы заядлым охотникам за ископаемыми часы, проведенные в поиске.
Росс провел на этих береговых линиях немало лет. Хотя его находки важны для шотландской летописи окаменелостей – и по праву принесли ему премию Мэри Эннинг от палеонтологической ассоциации в знак признания его достижений, – численно они невелики по сравнению с той же Англией, на чьих берегах без конца находят что-то новое. Но каким бы тяжелым ни был поиск окаменелостей, он стоит своей награды. Дома каждая находка становится сокровищем.
Геология Ская уникальна. Большая часть острова покрыта слоем вулканических пород – плохая новость для палеонтологов, потому что в них почти никогда не встречаются окаменелости. Камни, которые нам нужны, находятся под этим слоем, лишь самим своим кончиком касаясь моря по краям острова. Они осадочные и образовались, когда водные пути сбросили груз песка, щебня и глины, вымытые с возвышенностей вверх по течению. Большинство слоев относятся к среднеюрскому периоду, называемому батским ярусом, около 166 миллионов лет назад, хотя сохранились несколько более молодых и старых участков породы, разбросанных тут и там, как потерянные монетки. Эти осадочные породы и вулканический покров, который их венчает, не только визуально ошеломляют, но и рассказывают невероятную историю миллионов лет формирования, разрушения и развития ландшафта.
Если посмотреть на карту нашей планеты такой, какой она была в средней юре, рисунок континентов явно намекает на их нынешнее положение. Британские острова были частью цепочки островов, расположенных на той же широте, что и современное Средиземное море, а омывали их богатые жизнью воды. Они соединяли теплый тропический океан Тетис на юго-востоке с холодным Бореальным океаном на севере. Как и в сегодняшних аналогичных морских местообитаниях, в этой зоне смешения горячей и холодной воды образовался бульон из питательных веществ, который был переполнен жизнью. Эти богатые морские экосистемы сохранились в палеонтологической летописи некогда затопленного европейского континента.
Эти острова юрского периода были покрыты пышными зарослями папоротников, саговников и густым хвощом. Было теплее, чем сегодня, и субтропически влажно. На возвышенностях склоны холмов покрывали хвойные леса. Не было ни трав, ни цветов, потому что ни то ни другое еще не эволюционировало, но саговники и похожая на них группа вымерших растений, называемых беннеттитовыми, производили своего рода плодовые тела, которые привлекали стаи скорпионниц и златоглазок, а те, в свою очередь, – мелких позвоночных животных, таких как млекопитающие и ящерицы, которые ими питались.
Как и сегодня, Скай тогда был зажат между высокими холмами материковой Шотландии на востоке и хребтом Внешних Гебридских островов на западе. В течение средней юры Скай поднимался и опускался в такт беспокойному смещению тектонических плит. Иногда ландшафт обнажался, создавая богатые наземные среды обитания вперемежку с лагунами. В другое же время море вновь его поглощало. В результате породы чередуются по своему характеру и содержанию. Слои следов запечатлены на открытых прибрежных равнинах наряду с костями динозавров, птерозавров и более мелких рептилий, таких как крокодилы и черепахи, а также мелкими млекопитающими и саламандрами. Другие слои усеяны спиралями аммонитов и белемнитовыми снарядами, а также рыбами и морскими рептилиями, включая плезиозавров и ихтиозавров: обитателями богатого мелководья.
На протяжении мезозоя – 150 миллионов лет, которые составляют триасовый, юрский и меловой периоды, горные породы продолжали формироваться и разрушаться в ходе обычных геологических процессов. В конце мелового периода, 66 миллионов лет назад, вызванное астероидом массовое вымирание, уничтожившее невероятные группы рептилий, например нептичьих динозавров (а также аммониты и других представителей экосистем Земли), не обошло стороной Шотландию. Выжившие, включая млекопитающих и птиц, вновь заселили ландшафт новой эры – палеогенового периода.
Однако для экосистем Гебридских островов по пятам за космическим камнем последовала другая катастрофа. Около 55 миллионов лет назад Европа и Северная Америка находились в эпицентре беспорядочного тектонического разлома. Пробыв вместе полмиллиарда лет [5], они начали отдаляться друг от друга. По краям сдвигающихся плит рыдали вулканы. Остатки этих магматических очагов можно увидеть на западном побережье Шотландии в таких местах, как полуостров Арднамерхан, – по сути, это жерла гигантского вулкана, высовывающиеся из моря. Горы Куиллин – еще один пережиток тех времен. Вулканы извергли свое содержимое на Внутренние Гебридские острова и поглотили мезозойские отложения и содержащиеся в них окаменелости темным твердым базальтом.
Добравшись до берега на Троттернише, наша команда приступила к поискам. Мы уже знали, что там были следы, обнаруженные в прошлом году и готовые к дальнейшему изучению. Я никогда раньше не видела следов динозавров «в дикой природе». На что стоит обращать внимание? Сначала следы напоминали случайные каменные лужи, но вскоре закономерность стала очевидной: левая и правая ноги ритмичной поступью отпечатались на каменной платформе. Мое сердце заколотилось. Было чувство, похожее на то, когда вы добираетесь до лесной тропинки и вдруг видите отпечаток лапы на земле – кто-то прошел этим путем до вас. В данном случае этим кто-то был динозавр, а «до» насчитывало более 166 миллионов лет. Я шла по отпечаткам, ставя на них ноги. Круглые отверстия размером с футбольный мяч, треугольные вмятины поменьше. Шагнул сюда, остановился, перенес свой вес на пятки, так глубоко они врезались в землю. Сценические указания для призрака.
В задумчивости смотря на север, я любовалась водопадом, низвергающимся с плоских полей над крутым обрывом Килт-рок. Эти эффектные пейзажи считаются одними из самых знаковых в Великобритании. Старик Сторр – вертикальный базальтовый палец, указывающий в небо со склона холма, – воплощает собой визуальный синоним того чарующего воспоминания, которое Шотландия оставляет в сердцах своих посетителей (он также появляется во многих фильмах и на телевидении, включая блокбастер Ридли Скотта «Прометей»). Я находилась сразу в двух Шотландиях: на Скае эпохи сурового антропоцена, где мои коллеги спешно натягивали капюшоны, когда дождевые облака решили опорожниться; и на Скае времен теплого бата, где стадо травоядных завроподов пробиралось через солоноватую лагуну под солнцем юрского периода, направляясь за пышной растительностью на соседний островок.
К счастью, Шотландский фонд природного наследия обеспечил надежную охрану Ская, признавая геологическую уникальность острова с помощью своей системы SSIS, включая участок моей команды на юге. В 2019 году правительство Шотландии подписало приказ об охране природы Ская, предусматривающий усиленную правовую защиту от неофициального сбора окаменелостей. Это должно сдерживать тех, кто хотел бы украсть наследие нашей страны ради наживы, нанося при этом ущерб ландшафту.
Исследования закономерностей эволюции в мезозое показывают, что многие основные группы животных на нашей планете могут проследить своих прямых предков до средней юры, на который пришелся всплеск в разнообразии. Эта закономерность справедлива для динозавров – например, знаменитых длинношеих завроподов и двуногих тероподов – и птиц, чье ветвистое генеалогическое древо также восходит к этому периоду. То же самое верно для млекопитающих, а также морских и летающих рептилий. Глядя на диаграммы происхождения животных, создается впечатление, что кто-то заложил бомбу в центре юрского периода и ее ударная волна накрыла остальную часть мезозоя.
На Троттернише окаменелости встречаются не так уж часто и, честно говоря, не сильно впечатляют на вид. Но их возраст дает им очки форы. Ископаемые средней юры не только относятся к ключевому периоду эволюционной истории, но и чрезвычайно редки. Это означает, что, хотя находки на Скае на первый взгляд не так привлекательны [6], они хранят ценную научную информацию для исследователей. Все, что вам нужно, – это технология и знания, чтобы эту информацию извлечь.
К концу дня команда нашла несколько интересных фрагментов и даже наткнулась на новую цепочку следов. Постепенно из этих разрозненных фрагментов мы складывали картину доисторической Шотландии. Каждый кусочек пазла помогает нам яснее увидеть среднюю юру и понять, что послужило причиной такого взрыва разнообразия жизни на Земле.
Хотя следы динозавров легко попадают в заголовки статей, эти животные дают лишь частичную картину экосистемы, в которой они обитали. Представьте, что вы пытаетесь изучить луга Серенгети, но наблюдаете только за львами и антилопами гну. Или хотите исследовать тропический риф, но изучаете только акул. Какими бы замечательными ни были эти существа, чтобы по-настоящему понять экосистему и то, как она функционирует, мы должны исследовать мельчайших обитателей, которые часто играют ключевую роль.
Как и большинство палеонтологов, я начинала свою карьеру с мыслью, что нет существ более захватывающих, чем гиганты ледникового и колоссальные рептилии мелового периодов. Вскоре я поняла, что самый смак кроется как раз таки в мельчайших формах жизни.
Мезозойские млекопитающие – одна из таких ключевых групп. Несмотря на их, как правило, незначительные размеры во времена динозавров, их эволюционный путь – это путь не отступления, а наступления. Они как нельзя лучше воспользовались моментом. Более того, когда я начала свой путь в науку, то увидела, что их небольшой размер был лишь кратким мигом в гораздо более длинной и сложной истории. Они были главными участниками в зарождении современных экосистем, а задолго до этого первыми приобрели новые особенности, например исключительно травоядное и гиперплотоядное поведение. Их семейный альбом насчитывает множество разворотов и неожиданных родственников из давно потерянного мира.
Эта ветвь древа жизни претерпела одно из самых радикальных изменений. Их история наполнена эволюционными эвриками, достойными нашего внимания и благоговения.
Глава вторая
Ничуть не примитивный утконос
– В этом-то и прелесть, – сказала Кенгуру. – Утконосы настолько образованны и умны, что никто не пытается их понять; а они и не ожидают, что кто-то поймет.
Этель Педли. Дот и кенгуру
Лондон, 1824 год. Стоял холодный февральский день. Завернувшись в длинный черный плащ и поплотнее обмотав шарф вокруг шеи, преподобный Уильям Бакленд вошел на Бедфорд-стрит, 20. Его цилиндр скрывал залысины, хотя ему было всего 40 лет. Каштановые глаза с тяжелыми веками разглядывали вестибюль из-под оправы очков. Простые черты лица Бакленда противоречили его исключительной эксцентричности: удивительно, что он не въехал в здание верхом, как он не раз делал, когда читал лекции в Оксфордском университете. Но сегодня все было донельзя серьезно. Под мышкой у него были бумаги, подготовленные к его первому выступлению в качестве нового президента Геологического общества Лондона.
Преподобный готовился представить миру первого динозавра.
Сообщение Бакленда о мегалозавре, или Большой ископаемой ящерице из Стоунсфилда, стало ключевым в истории палеонтологии. «Я вынужден представить Геологическому обществу… части скелета огромного ископаемого животного, – сказал он. – Зверь, о котором пойдет речь, сравнился бы по высоте с нашими самыми крупными слонами, а по длине лишь немногим уступает самым крупным китам»1.
Геологи того времени знали, что Стоунсфилдский сланец, в котором обнаружили эти кости, существовал до появления человечества – в так называемые допотопные времена. Но не было никакой связной теории эволюции или признания факта вымирания, чтобы объяснить их существование. Открытие огромных костей в древних породах изменило мир. В последующие годы было найдено еще больше окаменелостей, принадлежащих подобным огромным рептилиям. Мегалозавр стал одним из первых существ, которых анатом сэр Ричард Оуэн позже титуловал «страшными ящерами», или динозаврами.
Викторианский мир охватила мания, особенным спросом пользовались рептилии. Скульптуры ящеров установили на территории Хрустального дворца в Лондоне, где в 1851 году проходила Всемирная выставка. В ознаменование этого события в открытом корпусе одной из скульптур был устроен ужин, приглашение на который гостям разослали на искусственных крыльях птеродактиля [7]. К концу девятнадцатого века публичные разборки между американскими палеонтологами, охотящимися за новыми образцами, привели к тому, что в западной культуре прочно обосновались динозавры и мужчины, их изучающие (были и женщины, но их вклад до недавнего времени оставался недооценен; мы вернемся к этому вопросу позже).
Но в Стоунсфилдском сланце нашли кое-что еще – останки гораздо более хрупкого зверя. Бакленд объявил о находке и второго животного, куда более скромного, чем гигантская ящерица-сожительница. Потягаться размерами с китом ему не по силам, да и забраться на скульптуру такого зверька ради ужина не представлялось возможным. Хотя ему не удалось поразить общественное воображение, среди ученых он был «не менее экстраординарным», чем гигантская рептилия, – на самом деле находка была настолько удивительной и противоречивой, что, по словам Бакленда, ему «следовало бы поколебаться, объявляя о таком факте, поскольку это случай доселе уникальный»2.
Поразительным ископаемым оказалась челюсть млекопитающего.
Одним знойным летним днем почти 200 лет спустя я держала эту окаменелую челюсть в руках. Сейчас она находится в коллекции Музея естествознания Оксфордского университета. Я сидела за поцарапанным столом в тени высоких шкафов из темного дерева. В прохладной комнате витал слабый запах консерванта, напоминающий запах жидкости для снятия лака. Большое окно выходило на толпу посетителей снаружи. Они сновали туда-сюда, как пчелы в улье. Даже сегодня мы по-прежнему любим поглазеть на кости динозавров и других вымерших животных, а Оксфордский музей богат окаменелостями. Со времен Бакленда были собраны сотни костей динозавров, и как для взрослых, так и для детей увидеть их огромные скелеты – захватывающее и трогательное зрелище.
Этажом выше я переживала ничуть не меньший восторг. Челюсть, которую Бакленд стеснялся показать, всего около двух сантиметров в длину. Кость капучино-коричневого цвета немного темнее окружающей ее породы, мелкозернистой и цвета пыли, усеянной маленькими белыми точками. В моей горячей ладони она казалась шероховатой. Музейные специалисты тщательно соскребли породу вокруг челюсти, обнажив края кости, утопленные в камне. Зубчики крошечные, как зернышки кускуса. Они подчеркивают глубоко посаженную челюсть. Часть кости была удалена, чтобы обнажить тянущиеся вниз корни зубов, способные пережить не один год постоянного кусания и пережевывания.
Типичная челюсть мелкого млекопитающего. Она могла бы принадлежать современному ежу или опоссуму, идеальная для хватания и раздавливания насекомых. Что в ней противоречивого? Дело заключалось не в самом ископаемом, а в камне, в который оно заключено. Он морской и слишком старый, в нем не должно быть костей млекопитающих. Как, черт возьми, они туда попали?
Стоунсфилдский сланец в Оксфордшире, в котором были найдены мегалозавр и челюсть млекопитающего, добывался для изготовления черепицы по меньшей мере с 1640 года. Камень выкапывали летом и на зиму оставляли на земле, где его смачивали и оставляли раскалываться по швам из-за растущих кристаллов инея3. Наряду со строительными материалами, в породах Стоунсфилдского месторождения добывались и кости древних животных.
До Бакленда было найдено еще несколько челюстей млекопитающих. На самом деле первая челюсть была обнаружена около 1764 года, но владелец понятия не имел о ее значении, вероятно, предполагая, что она принадлежала маленькой рептилии. Эта челюсть переходила от одного владельца к другому, пока не оказалась в музее Йоркширского философского общества, где была вновь открыта гораздо позже. Тем временем было обнаружено еще несколько челюстей, но только после того, как одна из них была передана Бакленду, на ее поразительные странности наконец обратили внимание.
Бакленд не боялся странностей – он сам был странностью. Он много путешествовал по всей стране, часто надевая академическую мантию на полевые работы. Родившийся в семье настоятеля Англиканской церкви в приходе Девоншира, Бакленд с детства ходил с отцом на местные каменоломни. Там он погрузился в мир окаменелостей, особенно спиральных раковин аммонитов4. Несмотря на стремление изучать богословие, Бакленда всегда тянуло к миру природы. На протяжении всей своей жизни он удивлял людей своими эксцентричными манерами и диковинным домом, полным животных, как искусственных, так и живых. Однажды он лизнул церковный пол, только чтобы убедиться, что лужа на нем действительно была мочой летучей мыши. И все же даже такой непредубежденный человек, как Бакленд, с трудом понимал несочетаемость найденных челюстей.
Хотя геология все еще находилась в зачаточном состоянии, были выявлены ключевые механизмы, которые будут иметь решающее значение в понимании того, как окаменелости рассказывают историю своей жизни. В Шотландии в конце 1700-х годов прозорливый геолог Джеймс Хаттон изменил общепринятое представление о геологическом времени, выявив мучительно медленные процессы, которые формировали, размывали и преобразовывали горные породы. Примерно в то же время английский землемер Уильям Смит начал замечать, что горные породы залегают в узнаваемой последовательности слоев и что наличие определенных окаменелостей можно использовать для различения в остальном похожих на вид пластов. Он использовал этот принцип для сопоставления последовательностей горных пород по всей стране, составив первые геологические карты, в том числе карту Англии в 1815 году.
Пока Смит составлял карту Англии, французские исследователи пришли к тем же выводам во время работы над образованиями вокруг Парижа. Концепцию, согласно которой окаменелости можно использовать для сопоставления и определения возраста горных пород, мы сейчас называем биостратиграфией, и она остается важнейшим механизмом геологии и палеонтологии. С этим новым пониманием началась гонка описания стратиграфии как известных, так и «новых» [8] земель.
Английский сланец Стоунсфилда залегал среди оолитов, или яичных камней, пород, получивших свое название из-за текстурного сходства с рыбьими яйцами. Оолиты принадлежали к тому, что тогда было известно как средневторичный период по старой геологической системе, которая признавала древнейшие первичные породы (то, что мы сейчас называем палеозоем), затем вторичные породы поверх них (мезозой), третичные породы (большая часть кайнозоя, а именно палеоген и неоген) и, наконец, самые молодые четвертичные слои, подобно глазури украшающие поверхность.
Бакленд, как и многие его современники, считал, что Земля во вторичный период была преимущественно морской, заболоченной средой. Ихтиозавры и плезиозавры, морские рептилии, лишь отдаленно связанные с динозаврами, уже были хорошо известны – многие из них были найдены проницательной и плодотворной коллекционеркой окаменелостей Мэри Эннинг. Эннинг не только находила ископаемые, она знала о них столько же, сколько и мужчины, которые покупали их у нее и описывали. До недавнего времени ее роль в истории палеонтологии преуменьшалась, но теперь она получила признание за свой огромный вклад в науку.
Добытые Эннинг окаменелости рептилий, как и многочисленные водные беспозвоночные, такие как аммониты, доказали, что вторичные породы были морскими. Название «юрский», данное этим скалам, было выбрано натуралистом и исследователем Александром фон Гумбольдтом в 1795 году из-за известняковых скал гор Юра на швейцарско-французской границе. Известняк по самой своей природе является горной породой, формирующейся под водой: он образуется на морском дне в результате спрессованного снегопада из крошечных морских организмов, таких как кораллы, моллюски и фораминиферы.
Как могло крошечное пушистое млекопитающее жить в этом древнем водном мире? Неужели произошла ошибка? Бакленд был настолько неуверен, что обратился за советом к выдающемуся анатому и ученому Жоржу Кювье.
Его изображения на обложках книг с надутыми губами, светлыми волнистыми волосами и тщательно подобранным парадным мундиром Академии наук создают впечатление, что он был лихим наполеоновским денди. На самом деле он был одним из самых влиятельных ученых [9] западного мира и по праву считался «Отцом палеонтологии».
Обучаемый своей матерью, Кювье с детства преуспевал в учебе, поглощая основные труды по зоологии и биологии, так что к 12 годам он уже был опытным натуралистом. После окончания университета его таланты вскоре были признаны, и его пригласили в Париж. Там он быстро отличился благодаря своим исследованиям ископаемых слонов и других вымерших существ.
Что отличало Кювье от других, так это его непреодолимые знания и использование сравнительных методов для понимания организмов. Он понял, что можно сравнивать не только кости для различения видов, но и их форму, которая часто схожа, если животные ведут одинаковый образ жизни. У землеройных животных, например, похожие скелеты, даже если они не близкородственны, с широкими пальцами и большими костями передних конечностей для размещения большого количества мышечных прикреплений. Другими словами, их функция напрямую связана с их формой. Используя эти методы, Кювье, как известно, мог по малейшему фрагменту скелета определить, каким было животное и как оно жило. Он легко завоевывал признательность публики таким фокусом, но, как мы вскоре увидим, иногда он все же ошибался.
Кювье был сильной личностью и значительным научным авторитетом, но, что более важно, он был красноречив и понятен. В начале 1800-х годов он опубликовал серию всеобъемлющих работ, в которых собрал воедино новейшие представления об истории жизни и о том, как она связана с геологией. Он представил доказательства изменений окружающей среды, отраженные в горных породах, и поместил их рядом со своими непревзойденными знаниями о летописи окаменелостей. Но прежде всего он представил свои работы таким образом, чтобы они были краткими и понятными как для хорошо образованной западной публики, так и для других ученых. Уже поэтому он приобрел международную известность, и его идеи доминировали в биологических и зоологических кругах в первую половину столетия.
В 1818 году Кювье посетил Англию, чтобы ознакомиться с растущими музейными коллекциями. Он встретился с Баклендом в Оксфорде и приступил к изучению тамошних палеонтологических находок. Когда дело дошло до челюстей млекопитающего из Стоунсфилда, Кювье идентифицировал их как принадлежащие сумчатому опоссуму, основываясь на сходстве формы. Поэтому Бакленд объявил челюсть млекопитающего из Стоунсфилда как Didelphis, научное название североамериканского опоссума. Что заставило современных ученых поломать голову над тем, как сумчатое млекопитающее, вид которого сейчас встречается только в Австралии, Азии и некоторых частях Северной и Южной Америки, оказалось в рептильных юрских породах Англии.
Однако для Кювье и его последователей челюсть млекопитающего любого вида в принципе не могла оказаться во вторичных породах. Из известных в ту пору окаменелостей казалось очевидным, что была «эра рептилий», а уже позже «эра млекопитающих»; не встретиться им никогда, как писал Киплинг. Для одного из учеников Кювье ответ на загадку оолитовых млекопитающих был прост: сланец Стоунсфилда все-таки третичный, а не вторичный. Он предположил, что английские стратиграфы допустили ошибку и неправильно идентифицировали более молодой участок породы.
Как вы можете себе представить, этот ответ не пришелся по душе джентльменам-геологам Британии. Но какова бы ни была правда об этих столь некстати объявившихся млекопитающих, она представляла собой не более чем пшик в великой теории «эры рептилий», и на какое-то время про нее просто позабыли.
Кювье был катастрофистом. Катастрофисты верили, что на Земле периодически происходило массовое вымирание в результате катастрофических событий, таких как наводнения. Согласно этой теории, вторичные породы зафиксировали эру рептилий, за которой последовала катастрофа, приведшая к третичному периоду млекопитающих, а затем к наводнению и эпохе человека. То есть, в соответствии с этим мировоззрением, ни одно млекопитающее не могло существовать бок о бок с гигантскими рептилиями. Новая фауна появлялась после катастрофической очистки планеты – но, конечно, не в результате эволюции.
Кювье, как известно, не верил в эволюцию, идею, которая в то время все еще принимала форму «преобразования». Жан-Батист Ламарк – тогдашний ученый-тяжеловес – утверждал, что преобразование обусловлено постоянным усложнением форм жизни, что в конечном итоге приводит к совершенству [10]. Но натуралисты, подобные Кювье, считали, что животные и растения и так идеально вписываются в свой образ жизни и не нуждаются в совершенствовании: форма и функции неразрывно связаны друг с другом. Если существа так тесно связаны со своим положением в природе, они не должны меняться, иначе они не смогут выжить.
Другим главным возражением Кювье против эволюции было отсутствие того, что мы сейчас назвали бы переходными формами. Большинство этих «недостающих звеньев» в конечном счете были найдены в течение следующего столетия, неопровержимо доказав, что животные действительно меняются с течением времени (что Дарвин и Уоллес позже объяснили своей теорией эволюции). Концепция «недостающих звеньев» основана на идее девятнадцатого века о великой цепи бытия. Теперь мы знаем, что жизнь развивается сетью расходящихся нитей, и этот термин утратил силу. Как и «живое ископаемое», это бессмысленный термин и на самом деле только вводит в заблуждение.
Но в начале девятнадцатого века все еще оставалось слишком много пробелов, чтобы убедить таких людей, как Кювье. Как ученые, так и общественность пришли к выводу, что связь между формой и функцией доказывает идеальную приспособленность животного к своему образу жизни – этот аргумент убедительно объяснял закономерности жизни на Земле.
Ученик и коллега Кювье, Этьенн Жоффруа Сент-Илер, не согласился со своим наставником и высказывался за преобразование. Его аргументация была тесно связана с историей, рассказанной геологией. Сент-Илер утверждал, что преобразование связано не со смутным стремлением к совершенству, а с органической и естественной реакцией на изменения окружающей среды. Эти изменения можно было проследить в породе, и они послужили механизмом, который заложил основу для мышления Дарвина десятилетия спустя.
К сожалению, чтобы проверить свои идеи, Сент-Илер взялся за эксперименты Франкенштейна. Он использовал куриные эмбрионы, манипулируя ими в яйце, чтобы создать «чудовищ». Хотя это, возможно, отчасти подтверждало идею о том, что изменения в окружающей среде могут вызвать изменения в живых существах, на репутации Сент-Илера это сказалось не лучшим образом – викторианская публика сочла его эксперименты возмутительными. Более того, его доводы наводили на мысль, что направляющая божественная рука не играет никакой роли и жизнь идет своим чередом ввиду ряда случайностей. Такой подход не находил поддержки в обществе, которое верило в совершенствование человечества и природы с помощью промышленности и инноваций.
За яростными аргументами против эволюции стояла глубокая тревога по поводу происхождения человека. Георгианскому и викторианскому мышлению было чуждо предположение, что люди каким-то образом связаны с животными. Это было оскорбительно не только для человечества, но и для Бога и его славного творения. Человечество – по крайней мере, белая, западная его часть – было создано по образу и подобию Божьему [11]. Для континентальных европейцев, таких как Кювье и Сент-Илер, политические и социальные революции 1700-х годов отделили церковь от государства и предоставили ученым большую свободу от библейской доктрины. Но в Великобритании наука и природа по-прежнему должны были интегрироваться в христианские рамки.
Молодой шотландец, выросший в атмосфере примирения науки и устоявшейся веры, вскоре бросит вызов Кювье, изменив наше понимание геологии и затем приняв эволюционную теорию своих хороших друзей Чарльза Дарвина и Альфреда Рассела Уоллеса. Зовут его Чарлз Лайель.
Лайель происходил из богатой семьи из Форфершира, недалеко от Данди, и, как и другие богатые белые люди, увлекался спокойными занятиями, такими как литература, ботаника и изучение горных пород. Он посещал лекции Бакленда во время учебы в Оксфордском университете и в итоге отказался от юридической карьеры, чтобы стать геологом, – в конце концов, его богатство позволяло ему заниматься тем, что ему по душе. На картинах и фотографиях массивный лоб Лайеля, кажется, вот-вот лопнет от накопленных знаний. Как и Кювье, он был одаренным оратором, но также блестяще умел сводить воедино идеи многих великих умов и синтезировать их, чтобы увидеть общую картину.
В 1820–1830-е годы Лайель становился все более неотъемлемой частью научной сцены как на родине, так и за рубежом. Он одним из первых понял, что в прошлом Земля вовсе не была водным миром, как предполагалось ранее. Много путешествуя по Европе, Лайель изучал геологию континента. Он трудился и спорил с теми, кто работал над геологическими проблемами во Франции, Италии и Австрии, и провел много дней, прочесывая музейные коллекции и изучая беспозвоночных и минералы. Он поднялся на гору Этна и записал стратиграфию высоких гор и глубоких ущелий. «Поездка выдалась богатой… аналогиями между существующей природой и следствиями причин в отдаленные эпохи», – писал он своему отцу. Лайель видел связь между процессами, происходящими в настоящем, и отзвуками далекого прошлого, сохранившимися в камне и горной породе, – вот «главная цель моей работы»5.
Труд Лайеля «Основные начала геологии» родился в результате этих путешествий, и его три тома были впервые опубликованы между 1830 и 1833 годами. Заглавной темой было то, что Земля формировалась на протяжении огромных периодов геологического времени в результате тех же медленных процессов, которые происходят и ныне: эрозии склонов холмов, перемещения почвы реками, неуклонного образования песчаных отмелей. Такое видение резко контрастировало со скачкообразным катастрофизмом Кювье. Лайель настаивал: причина, по которой казалось, что Земля в прошлом была исключительно водной, заключалась в породах – морская среда сохраняется лучше и чаще, чем земная. И он оказался прав.
Но, как и его современники, Лайель хотел защитить человечество от отвратительных идей преобразования. Он намеревался использовать геологию, чтобы показать, что жизнь вообще не имеет направленности. И начал с того, что поставил под сомнение доказательства, представленные Кювье и другими учеными. Он считал, что окаменелости слишком единичны и ненадежны, чтобы на их основе выстраивать историю планеты. Челюсти млекопитающего из Стоунсфилда казались Лайелю не просто аномальной диковинкой, а явным признаком того, что эволюционная теория Ламарка ошибочна. Если преобразование видов правда, то почему сумчатые не изменились за столь огромный временной отрезок?
Пока Лайель обо всем этом размышлял, его друг Уильям Бродерип обнаружил вторую челюсть млекопитающего из Стоунсфилда – причем другого вида. Международная группа геологов повторно изучила стратиграфию карьеров Стоунсфилда и согласилась с тем, что она действительно принадлежит к вторичному периоду. Все-таки челюсти млекопитающих принадлежали юрскому периоду, и в оолите обитал не один, а два вида опоссумов. Это было большим утешением для Лайеля. «Вот и пришел конец… теории стремления к совершенству! – писал он своему отцу в 1827 году. – В Оолите были все, кроме человека»6. Другими словами, идея преобразования доказала свою неправоту, поскольку во времена рептилий сумчатые были такими же, как и сегодня.
В восемнадцатом веке идея вымирания казалась немыслимой. Зачем Богу создавать жизнь, а потом стирать ее с лица земли? Многие западные мыслители утверждали, что животные, кости которых находили в древних отложениях, все еще где-то здесь – просто мы их пока не нашли. Ламарк тоже не верил, что животные могли полностью исчезнуть, и потому утверждал, что они, должно быть, быстро трансформировались в другие формы. Случайное обнаружение «живых окаменелостей», казалось, говорило в пользу того, что все эти виды по-прежнему где-то здесь.
Но по мере того, как европейцы наводняли и исследовали остальной мир, стало ясно, что скрытых долин, где резвятся мамонты [12], или неоткрытых колоний аммонитов, прячущихся в рифах, попросту нет. Появлялось все больше и больше костей существ, которых явно больше не существовало.
Возможно, Кювье и выступал категорически против эволюции, но он первым рискнул своей шеей и заявил, что виды могут вымереть. Собрав воедино новые убедительные свидетельства из летописи окаменелостей, геологи и палеонтологи убедили мир в реальности вымирания.
Убежденный предоставленными доказательствами, Лайель утверждал во втором томе «Основных начал», что виды возникали, а иногда и вымирали и что это можно увидеть в биостратиграфии, поскольку организмы сохранялись в отложениях. Что касается происхождения этих видов… он подстраховался и оставил этот вопрос без ответа.
Если и можно что-то сказать об ученых девятнадцатого века, так это то, что они любили большие теории, объясняющие все. Будь то Ламарк, Кювье или Лайель, ученые искали всеобъемлющие правила, управляющие миром. Бакленд ничем не отличался. Одним из его величайших вкладов в этот век великих идей стал непосредственный результат исследования челюстей млекопитающих из Стоунсфилда.
Теперь, когда было доказано их древнее происхождение и то, что они жили в мире, как с наземной, так и морской средой обитания, появление млекопитающих в эру рептилий все еще требовало объяснения. Которое Бакленд нашел в работах энергичного молодого британского анатома, чья звезда быстро взошла и затмила Кювье, когда тот умер в 1832 году в возрасте всего 62 лет.
Ричард Оуэн родился в 1804 году в семье богатого торговца из Ланкастера. Получив образование хирурга, он вместо этого работал ассистентом в музее. Обладая острым умом и приверженностью к сравнительной анатомии, он быстро продвинулся по служебной лестнице и всю свою карьеру посвятил научному пониманию анатомии животных, в том числе ископаемых. Музей естествознания в Лондоне в конечном счете обязан ему своим существованием. А еще именно он в 1842 году ввел термин «динозавр».
Но в характере Оуэна была темная, неприятная черта. Он целеустремленно уничтожал тех, кто ему не нравился или с кем он был не согласен. Позже он стал сварливым и ожесточенным человеком, изо всех сил пытающимся смириться с тем, что научный мир двигался дальше без его участия. Тем не менее наше понимание эволюции млекопитающих по-прежнему во многом обязано его научному вкладу.
Mammalia, таксономическая группа, включающая людей и прочих животных, производящих молоко, была названа в 1757 году. Этот термин буквально означает «из груди». Хотя млекопитающие также обладают шерстью [13] и уникальной анатомией уха, о которой мы подробнее узнаем позже, Карл Линней, основатель систематики, решил сделать акцент именно на грудном вскармливании. Из шести основных групп, названных Линнеем в 1700-х годах, в которые входили Aves (птицы) и Amphibia (земноводные), млекопитающие единственные названы по признаку, присущему только одному полу, что делает его работу по систематике особенно политизированной [14].
Сегодня млекопитающие делятся на три основные группы: плацентарные млекопитающие, сумчатые и однопроходные. Мы, люди, принадлежим к плацентарным: в общих чертах они отличаются тем, что их растущий эмбрион развивается внутри матки, получая необходимые питательные вещества через плаценту. У сумчатых также есть плацента в утробе матери, но их потомство рождается гораздо раньше и обычно завершает свое развитие в сумке. Большинство ныне живущих млекопитающих – плацентарные, и почти все остальные – сумчатые. Вскоре мы вернемся к однопроходным – единственным млекопитающим, откладывающим яйца, среди которых утконос и ехидна из Австралазии.
В 1834 году Ричард Оуэн с исключительными подробностями описал репродуктивные органы кенгуру. Он сравнил их с другими сумчатыми, плацентарными млекопитающими, недавно открытыми однопроходными и, наконец, с рептилиями и птицами. Органы сумчатых, сказал Оуэн, больше напоминали однопроходных млекопитающих. Согласно его наблюдениям, репродуктивные органы однопроходных и сумчатых имели некоторое сходство с рептилиями [15]. Связав это с другими особенностями их анатомии, он затем утверждал, что «у Mammalia мозг совершенен: мы можем проследить по различным порядкам возрастающее усложнение этого органа, пока не обнаружим, что у человека он достиг того состояния, которое так сильно отличает его от остального класса»7.
Бакленд, прочитав впечатляющие подробные выводы Оуэна, согласился с его мнением, что сумчатые представляют собой «промежуточное положение» между рептилиями и плацентарными млекопитающими. Однопроходные, которые считались еще более низшими, чем сумчатые, должны были появиться в истории жизни еще раньше. Это, по-видимому, объясняло, как сумчатое млекопитающее могло появиться в эру рептилий: они населяли мир, который все еще был слишком первобытным для высокоразвитых плацентарных млекопитающих. Сумчатые Стоунсфилда были примитивными предшественниками великой «эры млекопитающих».
Когда в 1836 году Бакленд реконструировал животных из вторичных отложений, нарисовав двух маленьких сумчатых мышей, сжавшихся рядом с гигантскими летающими и морскими рептилиями, все стало на свои места как для общественности, так и для ученых. Логично было предположить, что сумчатые существовали бок о бок с динозаврами в первобытной версии мира и в конечном счете их почти полностью заменили высшие плацентарные млекопитающие. Это разделение на «примитивных» и «продвинутых» млекопитающих, возможно, было одним из самых настойчивых вкладов Бакленда в наше представление о жизни на Земле.
Такая картина мира была основана на многих заблуждениях, а также на чувстве собственного превосходства, свойственного «европейской империи». Ключевым недостатком была мысль о том, что сумчатые и однопроходные каким-то образом менее развиты, чем другие млекопитающие. Эта идея настолько укоренилась, что сохраняется и в двадцать первом веке. Но она не имеет ничего общего с правдой.
История утконоса – это сказ о резне и непонимании [16]. Впервые утконоса отправили в Англию из Австралии в 1798 году. Поскольку натуралисты и анатомы, пытавшиеся описать новые виды, были белыми европейцами, они были изначально предвзяты в своих наблюдениях за животными, присланными им из Нового Света, и пренебрежительно относились к тому, что им могли рассказать про них местные жители. Однако исследователи полагались на их опыт в выслеживании и поимке животных (а также в поиске и выкапывании окаменелостей). Несмотря на это, знания коренных народов редко признавались.
Поскольку в Старом Свете не было однопроходных или сумчатых млекопитающих, плацентарные считались нормой, а все остальные – отклонением от нормы. Научные, а также общественные высказывания и описания подчеркивали, что австралийские животные странные и чудные, – стереотип, который сохраняется и по сей день.
Нет никаких сомнений в том, что утконос Ornithorhynchus anatinus уникален в современном мире. Наряду с ехиднами Tachyglossus и Zaglossus эти животные на сегодняшний день единственные млекопитающие, откладывающие яйца. Прошло немало времени, прежде чем этот факт был неоспоримо доказан скептически настроенным научным истеблишментом, а после был воспринят как свидетельство их «примитивности». У самцов утконоса и некоторых самок на лодыжках расположены ядовитые шпоры, и хотя они вскармливают детенышей молоком – отличительный признак всех млекопитающих, – у них нет сосков, молоко выступает через участки кожи, чтобы потомство могло его слизать. В течение многих лет велись споры о том, могут ли утконос и ехидна вообще вырабатывать молоко.
Название отряда, однопроходные, означает «с одним отверстием», имея в виду их единственную точку входа и выхода для выделений, спаривания и откладывания яиц. Такое анатомическое строение чаще ассоциируется с птицами и рептилиями, чем с млекопитающими. В некотором смысле это объясняет, почему люди считали их допотопными или даже «рептильными» из-за сохранения этих характеристик, некоторые из которых были унаследованы от их предков-млекопитающих в раннем мезозое. Люди даже использовали термин «живое ископаемое».
Но такого понятия, как живое ископаемое, не существует. Однопроходные такие же «продвинутые», как и все мы. Естественный отбор не стоит на месте: гены продолжают развиваться, видоизменяясь и рекомбинируя с каждым поколением. Хотя некоторые группы животных могут внешне мало отличаться от своих предков, при ближайшем рассмотрении вы найдете множество различий. Понятия «примитивный» или «продвинутый» не существует в биологическом смысле, есть только изменения с течением времени, у эволюции также нет конечной цели, а потому формы жизни не улучшаются и не вырождаются.
Те случайные вариации, которые естественным образом возникают в популяции животных и которые помогают им выживать в любой данный момент времени, являются наилучшей адаптацией для данной популяции, в данной среде, в данный момент. В некоторых популяциях это в конечном итоге приводит к значительным и видимым изменениям в физиологии и анатомии. В других группах изменения более тонкие, поэтому стороннему наблюдателю они кажутся реликтами. Но винтики биологии не перестают вращаться. Можете быть уверены, что эти виды так же «продвинуты», как и любой другой существующий сегодня на Земле.
В додарвиновском мире механизмы естественного отбора были неизвестны великим умам, которые впервые исследовали однопроходных и сумчатых. Пока Оуэн описывал внутренности кенгуру в своей лаборатории, Дарвин находился на борту Корабля Его Величества «Бигль». Его кругосветное путешествие в качестве джентльмена-натуралиста на этом шлюпе королевского флота снабдило его опытом и информацией, необходимыми для понимания процессов эволюции. Благодаря этим знаниям и столетним исследованиям, направленным на их совершенствование, мы теперь видим однопроходных такими, какие они есть на самом деле.
Однопроходные действительно сохраняют некоторые характеристики более ранних млекопитающих, которые в других группах с тех пор изменились. Несмотря на это, они считаются, как это называют ученые, «высокоразвитыми», что означает, что они далеко ушли от основания своего генеалогического древа. Например, знаменитый «утиный клюв» – это совершенно уникальное устройство для обнаружения пищи, которое ранее не встречалось за всю историю существования вида млекопитающих [17].
Научное название «птицеподобный утконос» далеко от правды. В отличие от птичьего клюва, морда утконоса мягкая и изогнутая. Чего никто не знал, когда давал утконосу такое название, так это того, что вся морда усеяна более чем 40 000 точечных механо- и электрорецепторов, Млечный путь чувствительности. Механорецепторы обеспечивают уникальное чувство осязания. Когда утконос ныряет на дно пресноводных рек и озер материковой Австралии и Тасмании, он закрывает свои маленькие глазки и уши (расположенные сразу за глазами), и нос берет верх. Подобно руке, тянущейся в темноте, утконос использует свою морду, чтобы нащупать пищу на дне реки. Бешено шныряя своей мордой между камнями, утконос использует вторую линию передовых скрытых технологий: ряды электрорецепторов, которые улавливают электрические поля, генерируемые сокращениями мышц его добычи – червей, креветок и даже мелких рыб и амфибий.
Кости черепа под этим чувствительным «оборудованием» совершенно не похожи на оные у предков утконоса или любого другого млекопитающего, живущего сегодня. Верхняя челюсть, максилла, раздвоена. Каждая сторона изгибается к средней линии, как пара клещей. Зубов нет. Подобно призракам, они ненадолго появляются на ранних стадиях жизни утконоса, а затем исчезают, сменяясь роговыми пластинами. Не имея ископаемых однопроходных для сравнения, Оуэн предположил, что такой странный череп, должно быть, ничуть не изменился с древности. Теперь мы знаем, что утконос произошел от предка с обычным черепом и зубами. Именно из-за того, что утконосы настолько особенны и необычны, они наиболее уязвимы к потере среды обитания, вызванной человеческой деятельностью.
Ехидны, колючие сестры утконоса, тоже возымели поразительно измененную форму черепа, но для совершенно другой цели. Существует по меньшей мере четыре вида ехидн, обитающих в Австралии, Тасмании и Новой Гвинее. Внешне они чем-то напоминают пухлого, грязного ежа. Как и у утконоса, их морда также усеяна электро- и механорецепторами, однако ехидны пользуются и традиционными средствами при поиске пищи – острым слухом и обонянием. Ехидны предпочитают сушу, хотя, как и большинство животных, они достаточно хорошо плавают. Они физически приспособлены вырывать насекомых из-под земли, хватая их беспомощные беспозвоночные тельца своим липким языком. А посему череп ехидны представляет собой идеальную трубку для вытаскивания насекомых. У ехидн вообще нет зубов, а их нижние челюсти размером с зубочистку. Несмотря на это, «клюв» у них крепкий – с его помощью они могут копать и даже раскалывать полые бревна. Нередко им попадаются насекомые, слишком большие для их крошечных ртов, но это не проблема: они просто раздавливают пищу своим рылом-тараном, а затем слизывают питательные внутренности.
Другие млекопитающие с трубкообразном черепом, этакие коллеги-специалисты по насекомым, включают сумчатого намбата, плацентарного трубкозуба, муравьеда и панголина. Эти млекопитающие значительно разнятся с точки зрения биологического родства, принадлежа к трем основным ветвям млекопитающих. Тем не менее они независимо развили одну и ту же анатомию, чтобы отыскивать пищу и ее употреблять. Это называется конвергентной эволюцией, когда две группы животных приходят к одному и тому же адаптивному решению в ответ на окружающую среду. Это распространенная закономерность, которую мы видим в летописи окаменелостей и к которой мы будем еще не раз возвращаться по ходу нашей истории. Такое повторение форм поможет пролить свет на жизнь вымерших существ. Как раз таки конвергенцию Кювье тогда заметил в сходстве между неродственными животными, живущими в сходных условиях, что он ошибочно истолковал как свидетельство против биологических преобразований.
Итак, как генетически, так и анатомически современные однопроходные млекопитающие столь же развиты, как и любые другие. Да, их предки жили во времена динозавров, но, с другой стороны, и наши тоже.
Но хорошие истории редко кончаются так просто. В 1830-х годах Бакленд дал миру объяснение челюстям сумчатых из вторичных пород Англии, и оно идеально соответствовало не только современному научному видению, но и широко распространенным культурным и религиозным представлениям о превосходстве человека (заметьте, не женщины, а белого мужчины). Несмотря на попытки его друга Лайеля опровергнуть стремление к совершенству, линейное движение от простого животного к более сложному воспринималось куда проще. В результате история Бакленда о примитивных сумчатых как о разминке перед более продвинутыми млекопитающими глубоко засела в общественном сознании.
В конце концов Кювье еще раз взглянул на сумчатых Стоунсфилда. Хотя он по-прежнему верил, что это сумчатые, теперь он признал, что они не совсем похожи на ныне живущих опоссумов и, должно быть, принадлежат вымершему родственнику. Вскоре были названы первые роды [18] млекопитающих мезозоя: Amphitherium (оригинальная челюсть, отмеченная Баклендом), Phascolotherium, а чуть позже – Amphilestes. К середине девятнадцатого века были обнаружены еще два юрских «млекопитающих» [19]: одно из Стоунсфилда под названием Stereognathus, а из еще более древних пород в Германии появились Microlestes (позже переименованные в Thomasia, потому что первоначальное название уже было заявлено для вида жужелиц. Как только организм получает официальное научное название, его имя уже нельзя поменять, как и присвоить его другому виду). На новом английском участке в Дорсете также начали добывать окаменелости древних млекопитающих: в формации Пурбек. Она была моложе Стоунсфилда, но столь же плодородна. Начиная с 1830-х годов ученые Франции и Англии начали спорить обо всех этих животных и о том, что значат их кости.
К тому времени, когда Оуэн в 1871 году опубликовал свою «Монографию об ископаемых млекопитающих мезозойских формаций», насчитывалось 20 родов, большинство из которых обнаружили в формациях Британии. Он утверждал, что скудость этих окаменелостей, должно быть, точно отражает их редкость в эру рептилий. Его выводы в конце монографии ни у кого не оставили сомнений в том, как великий анатом воспринимает этих животных: «Жизнь мезозойских млекопитающих, без сомнения… незначительна, как по размерам, так и силе…»8 Он считал, что их редкость и их анатомия подтверждают его веру в «Закон прогресса от общего к особенному, от низкого к высокому…»9 Оуэн определенно считал этих первых млекопитающих низшими существами.
Взгляды Оуэна основывались на крошечном количестве ископаемого материала, известного в то время. Они не могли дать ученым достаточной информации, чтобы понять, насколько эти животные анатомически отличались от тех, что живут сегодня. Но на его идеи также влиял упрямый отказ принимать открытия его научных оппонентов, а именно теорию эволюции. Несмотря на весомый научный вклад Оуэна, его наследие запятнано ожесточенным антидарвинизмом. Он резко отрицал любое заявление Дарвина или его сторонников. Когда друг Дарвина, анатом и биолог Томас Генри Хаксли, поставил под сомнение ортодоксальную точку зрения Оуэна о том, что мезозойские млекопитающие примитивны по сравнению с современными сумчатыми, Оуэн язвительно ответил, что «только физический дефект зрения не в состоянии различить», что мезозойские сумчатые принадлежат к «более обобщенному типу»10.
Недостатка млекопитающих из мезозойского мира вскоре не стало благодаря новым открытиям в Северной Америке. Два человека превратили палеонтологию из научного занятия в ожесточенное и очень публичное поле битвы. Неприкрытая вражда Эдварда Дринкера Коупа и Отниеля Чарлза Марша в их гонке за сбор окаменелостей на землях их молодого народа позорно вылилась в обман, клевету, воровство и взрывы динамита. Несмотря на то что в результате совместной работы они собрали значительную коллекцию ископаемых животных, всеобщим вниманием они обязаны своим возмутительным склокам. В результате нарисованные ими и их закадычными друзьями образы отважных ученых-индивидуалистов с завитыми усами и белой кожей, обожженной солнцем, бредущих по диким пустошам с ружьями и лопатами, превратились в распространенный стереотип о палеонтологах. На эту модель будут равняться поколения ученых. Многие до сих пор пребывают в плену этого образа.
Коуп и Марш знамениты тем, что нашли огромные кости динозавров, в том числе длинношеих завроподов-исполинов, таких как бронтозавры [20]. Но на самом деле оба больше интересовались млекопитающими, чем ящерами. Хотя они сосредоточили свою деятельность на поиске кайнозойских окаменелостей (после массового вымирания нептичьих динозавров), они собрали впечатляющую коллекцию юрских млекопитающих. К 1890 году количество мезозойских млекопитающих увеличилось более чем вдвое.
Хотя в основном окаменелости были представлены зубами и челюстями, материала хватало: вставали новые вопросы о разнообразии и взаимоотношениях млекопитающих в эру рептилий. В отличие от других групп животных, обладающих зубами, например рептилий, у которых вдоль всей челюсти зубы одинаковой формы, у большинства млекопитающих особая зубная система: лопатообразные резцы, заостренные клыки, бугристые премоляры и моляры. Другим важным замечанием стало то, что у разных групп млекопитающих одинаковое количество зубов каждого типа, но вот форма их острых выступов и гребней уникальна. Таким образом, зубы, пускай разрозненные и редкие, могли многое рассказать о взаимоотношениях между вымершими видами. А также стать ключом к изучению ископаемых млекопитающих.
Палеонтология мезозойских млекопитающих быстро превратилась в науку о зубах, их количестве и диетических предпочтениях. Когда Генри Фэрфилд Осборн [21] в 1887 году обобщил всех известных мезозойских млекопитающих, он подчеркнул, что диета остается одним из основных способов классификации этих загадочных маленьких зверей: «эти семейства объединяются в небольшие группы… мы можем разделить эти подгруппы на плотоядные, всеядные, насекомоядные и травоядные виды»11.
Но Осборн изо всех сил старался объединить известные роды в разумные группы. Он считал, что некоторые из них явно были сумчатыми, или «протосумчатыми», но следует ли «представителей юрского периода… также относить к этому отряду или они образуют отдельный отряд?»12 Хотя зубы млекопитающих чрезвычайно полезны, их возможности не безграничны. Когда 1800-е годы подходили к концу, палеонтологи все еще пытались разобраться в семействах мезозойских млекопитающих. Поскольку сохранились только зубы и челюсти, картина оставалась неясной.
До исследователей начало доходить, что, возможно, эти самые ранние млекопитающие не сумчатые, как считалось. С публикацией Дарвином в 1859 году книги «Происхождение видов путем естественного отбора» зоологи и биологи начали рассматривать жизнь на Земле в совершенно новом свете. Ранее они предполагали переход от рептилий к однопроходным, сумчатым, а затем и плацентарным млекопитающим по прямой линии, от более простых форм к более сложным. Вся жизнь на Земле представлялась этакой «великой цепью бытия». Отсюда и появился некорректный термин «недостающее звено», относящееся к звеньям в этой самой цепи. Но теперь жизнь и ее развитие предстали перед учеными в виде дерева, объединенного стволом общего происхождения. Выявить форму этого ствола означает найти черты, которые объединяют одни группы общим предком, в то время как ветви помогут отличить группы по их новым адаптациям. Теория Дарвина ввела механизм, который объяснял жизнь не как серию катастрофических замен, а как постоянную модификацию групп животных.
К началу двадцатого века стало понятно, что мезозойские млекопитающие из таких мест, как Стоунсфилд, в конце концов, не принадлежат к современным группам, они – древние предшественники животных, которых мы наблюдаем сегодня. Некоторые, по-видимому, принадлежали к трем основным отрядам современных млекопитающих, в то время как другие явно представляли собой нечто совершенно иное. Было отмечено, что у этих существ были общие черты скелета с рептилиями – мог ли у них быть общий предок? Произошли ли млекопитающие от рептилий? Только недостаток окаменелостей сдерживал палеонтологов, когда они пытались понять древо нашей пушистой, молокопроизводящей родословной.
Хотя среди ученых картина прояснялась, для широкой общественности все шло несколько медленнее. В 1905 году книга Генри Роберта Найпа «От туманности к человеку» отправила читателей в сенсационное поэтическое путешествие сквозь время. Страницы, посвященные мезозою, были богато проиллюстрированы зубастыми, похожими на летучих мышей птерозаврами, морскими рептилиями, по которым струилась вода, и неуклюжими, долговязыми динозаврами. Иллюстрации стали кульминацией 80-летнего викторианского палеоарта: грубые, медлительные и напоминающие крокодилов существа, как и подобает их «примитивной» природе. На одном изображении тупоголовый птерозавр пикирует к озеру, где крокодил только что поймал пухлого утконоса юрского периода. Второй утконос бежит по травянистому берегу. На другой картинке мегалозавр вцепился зубами в задницу ехидны. Многие из этих иллюстраций принадлежат плодовитой художнице Элис Вудворд. Она и ее сестры внесли огромный вклад в науку благодаря своему искусству, которое украшало собой книги, статьи и научные труды многих самых выдающихся ученых того времени.
«От туманности к человеку» подарила миру эпический рассказ об истории жизни на Земле. Когда Найп писал ее, он запечатлел в своем тексте и изображениях яркое повествование об эволюции. Хотя она включала в себя многие из новейших открытий, на нее сильно повлияла идея прогресса: примитивные мезозойские утконосы все еще делили эру рептилий с первыми сумчатыми. Главной темой была эволюция жизни, понимаемая в соответствии с теорией естественного отбора Дарвина и Уоллеса, но люди все еще придерживались идеи совершенствования, веря в конечную цель эволюции. Роду млекопитающих была уготована слава, и ее кульминацией стала выдающаяся раса плацентарных млекопитающих. А на вершине этого прогресса, естественно, по-прежнему стоял человек.
Хотя эта картина устарела, прошло немало времени, прежде чем широкая общественность осознала, что наука продвинулась вперед. Палеонтологи знали, что найденные окаменелости принадлежат к группам животных, неизвестных в современном мире. Они отказались от допотопных опоссумов и юрских утконосов. К началу двадцатого века ученые поняли, что млекопитающие времен динозавров уникальны и что их родословная уходит корнями еще дальше, в самые глубины геологического времени.
Но неуловимое происхождение млекопитающих и их роль в мезозойском мире, где, казалось бы, доминировали гигантские рептилии, все так же подвергались несуразным домыслам. Пройдет еще столетие, прежде чем популярная культура пустится вдогонку за развивающейся наукой об эволюции млекопитающих. В течение 150 лет описание Оуэном млекопитающих триаса, юры и мела как не более чем «низших и мелких; крысоподобных, землеройкообразных, форм самого глупого и неразумного отряда молокососов» продолжало находить отклик у общественности и большинства ученых.
Теперь мы знаем, что такой образ далек от тех динамичных существ, которые проложили себе путь в современный мир. Они были первопроходцами в области экологии и волшебниками анатомии. Они не просто отделились от своих собратьев-рептилий, они отказались от них еще до того, как началось их эволюционное путешествие. Они «правили Землей», когда динозавров не было и в помине. Они были пылкими новаторами в области питания, хвастунами и микрониндзя с большим мозгом.
Наконец-то пришло время услышать правдивую историю происхождения могучих млекопитающих.
Глава третья
Дырка в голове
Но они появляются, медленноВдоль берегов и рек,Илистых и мшистых,Рядом с Бассом и вдоль УайтэддераДвоякодышащие рыбы и другие четвероногиеВыползают из истории.Джастин Сейлс. Пробел Ромера
Ничто не появляется в мире полностью сформированным; это вам не греческий миф. Животные, которых мы сейчас называем млекопитающими, не исключение. Их – наша – эволюционная история тесно переплетена с историей всей другой жизни на Земле. Однако в какой-то момент наши предки отделились и начали прокладывать свой собственный путь через джунгли геологического времени. Задолго до появления динозавров. То было время, когда континенты, которые мы знаем сегодня, были соединены. Существовал только один океан, Панталасса, и один суперконтинент, Пангея. Там, в этом мире Януса, спрятана история происхождения млекопитающих – и кроется она в наших дырявых черепах.
Около 350 миллионов лет назад Африка и Америка прижимались друг к другу в центре столкновения тектонических плит. Антарктида и Австралия приютились у них на юге, все вместе образуя континент Гондвана. Тем временем Северная Америка, Европа и большая часть Азии – за вычетом Индии, которая в то время примыкала к Африке, – соединялись на севере, составляя континент Лавразия. Части Китая и Юго-Восточной Азии, протянувшиеся от суперконтинента, подобно пальцам, раскинулись по широтам восточной островной цепью. Они окружали другой значительный водоем: мелководный океан Палеотетис, колыбель кораллового тепла.
Экватор Земли оседлали Центральные Пангейские горы, которые, подобно поясу, отделяли бедра-Гондвану от груди-Лавразии. Эти горы образовались в результате столкновения двух половин Пангеи, поднявшего земную кору вверх в результате явления, которому геологи дали подходящее эротическое название: орогенез. Горообразование привело к появлению цепочки вершин, которые сохранились до наших дней: теперь мы знаем их как Аппалачи в Северной Америке, часть Атласа в Марокко и части Шотландского высокогорья, включая самую высокую гору Бен-Невис.
В среднем на Земле было около 20° по Цельсию (в настоящее время температура составляет всего около 14° по Цельсию, но быстро повышается). Хотя на самых южных участках были ледники, большая часть Пангеи была покрыта густыми тропическими болотными лесами. Не похожие ни на что, эти джунгли оставили бы любого под громадным впечатлением.
Это была Земля каменноугольного периода. Там мы начинали, и уже тогда за нами было не угнаться.
Вы плывете по притоку широкой реки, извивающейся в каменноугольных джунглях Шотландии около 350 миллионов лет назад. Возбуждение от горячего, влажного воздуха наполняет вас. Вы находитесь недалеко от экватора и чувствуете себя сильным, даже слегка опьяненным – пробежать марафон и покорить высокую вершину для вас не проблема! Это результат вдыхания самой высокой концентрации атмосферного кислорода за всю геологическую историю. Сегодня воздух, которым мы дышим, содержит примерно одну пятую кислорода. Между 300 и 360 миллионами лет назад он состоял из кислорода на треть. Почерневшие шрамы на стволах деревьев намекают на частые лесные пожары, которые опаляют ландшафт. Грозы очень легко разжигают огонь в столь легковоспламеняющейся атмосфере.
Дотроньтесь до одного из обугленных стволов, и вы поймете, что «деревья» – это не деревья вовсе. Сегодня мы собираем шишки под соснами, слушаем свист эвкалипта на ветру, прогуливаемся под усыпанными листьями ветвями дуба или продираемся сквозь влажные заросли мангровых деревьев – все эти леса представляют собой недавние эволюционные группы. Первые же леса заполоняли гигантские предки и родственники папоротников, мхов и хвощей. Теперь мы думаем о них как о миниатюрных обитателях подлеска, пышно скрывающихся во влажных уголках мира. Но тогда их вид разросся до размеров секвойи.
Вы можете увидеть окаменелые стволы этих «деревьев», например, в Фоссил Гроув, или Ископаемой роще, в Глазго, Шотландия. Город считается одним из самых зеленых в Европе благодаря сети общественных парков. Фоссил Гроув, одно из самых недооцененных сокровищ города, расположена в старом карьере в парке Виктория. Туда можно доехать на автобусе из центра. Прогулявшись по пышному саду, изобилующему зрелыми каштанами и яркими цветочными клумбами, посетители следуют по тропинке через рододендроны и фиалки, пока не оказываются в укромном углублении. В самом его сердце покоится небольшое викторианское здание, оно словно портал. Ступив туда, вы проноситесь сквозь время – и попадаете в Шотландию каменноугольного периода.
Из песчаникового пола торчат одиннадцать стволов деревьев. Они около метра в диаметре и высоте, с выступами на верхушках, из-за чего кажется, что по ним только что прошлись секатором. Это лепидодендрон возрастом 325 миллионов лет, древний родственник современных крошечных полушников и плаунов. В лесах Пангеи в первой половине каменноугольного периода преобладали это растение и его сородичи, называемые ликопсидами. Это одна из старейших линий сосудистых растений [22] на планете. Их древесные предки достигали в высоту более 30 метров, и большая часть угля, послужившего топливом для промышленной революции, добывалась из их упавших ветвей.
Ни один плотник не сказал бы вам спасибо, положи вы ему этот материал на верстак: большинство стволов состоят из толстых наружных слоев и коры, почти без древесины. Ископаемые деревья в Глазго пепельно-серые, но их корни впиваются в землю мертвой хваткой, намекая на то, что когда-то они были полны жизни. Листья бесперебойно росли по всей поверхности. Они выпадали по мере роста растения, оставляя после себя вязаное одеяло из ромбовидных рубцов на стволах, и только макушку венчала прическа из игольчатых листьев.
Эта Ископаемая роща образовалась, когда грязевой поток затопил основания лепидодендронов, убив их. Они сгнили и оставили после себя пустые слепки, которые позже заполнились песчаным осадком и превратились в камень. Окаменелости были обнаружены во время благоустройства парка в 1887 году. Признавая значимость находки, члены Геологического общества Глазго предложили оставить деревья на месте и для их защиты возвести над ними здание. С 1890 года общественность и ученые приезжают сюда, чтобы перенестись обратно в древние леса. К концу каменноугольного периода сосны, кипарисы, гинкго и саговники – растения, известные как голосеменные, – начнут вытеснять ликопсиды с их позиции доминирующего вида по мере похолодания и высыхания климата. Но в начале этого периода всем заправлял двоюродный брат плауна.
В болотистом лесу, на пути вашего движения по экваториальному притоку, внутренний подъем от избытка кислорода вскоре проходит, когда вы открываете для себя еще одно проявление мира, богатого O2. Заросший папоротником подлесок вздрагивает и раскачивается в такт движению десятков ног, и все они принадлежат одному существу. Здесь обитают чудища.
Мы, позвоночные, не первыми воспользовались преимуществами суши. Грибы, а затем и растения сделали первый шаг примерно 470 миллионов лет назад, в ордовике [23]. Примерно 50 миллионов лет спустя за ними последовали членистоногие. Они процветали порядка 70 миллионов лет, прежде чем позвоночные животные приступили к колонизации земли.
Членистоногих иногда в просторечии называют насекомыми, но на самом деле они включают в себя всех сегментированных существ с твердым экзоскелетом и суставчатыми придатками. Наряду с насекомыми сюда входят ракообразные (такие как крабы), арахниды (пауки) и мириаподы (многоножки). Их многоногие экзоскелеты сделали их идеальными земными первопроходцами: твердые внешние оболочки защищали их от гравитации вне воды и удерживали жизненно важную влагу в организме. Мир палеозоя был раем для членистоногих, и они быстро эволюционировали во множество различных форм.
Пауки и многоножки первыми отправились в путешествие на сушу. Одна многоножка из пород Абердиншира возрастом 423 миллиона лет, Pneumodesmus, представляет самое раннее ископаемое свидетельство дыхания через похожие на поры отверстия в экзоскелете, называемые дыхальцами. Эти дыхальца вели внутрь, к крови и органам, обеспечивая газообмен: поступление кислорода и выход углекислого газа. Эта эффективная система, которая независимо развилась как у многоножек, так и у насекомых в результате конвергентной эволюции, сохраняется и по сей день.
Но наличие в теле множества дыхательных отверстий создает проблему: они не только выпускают газы, но и пропускают влагу. Это одна из причин, почему насекомые и многоножки в большинстве своем довольно маленькие. Чтобы вырасти больше, им нужно больше кислорода, а это значит, что дыхальца у них должны быть крупнее и многочисленнее. Но это привело бы к последующему высыханию и смерти. Не случайно одно из самых крупных на сегодняшний день насекомых, южноамериканский жук-усач дровосек-титан, который в длину с ладонь взрослого человека, обитает во влажных тропических лесах. Исследования показывают, что по мере того, как насекомые становятся больше, их дыхальца и трубки, их соединяющие (называемые трахеями), должны занимать все больше места внутри тела. Это условие установило естественный предел длины тела примерно в 15 сантиметров. И поставило дровосека-титана на первое место среди физически возможных членистоногих, живущих на суше.
Но естественное ограничение будет отличаться, если атмосфера богата кислородом. В таких условиях газы, проходящие через тело насекомого, куда эффективнее способствуют росту. Нервно раздвинув листья папоротника, чтобы посмотреть, что же движется в каменноугольном подлеске, вы обнаруживаете источник ста шагов. Вам дорогу переступает гигантская многоножка размером с велосипед.
В гавани Лагган, на острове Арран в Шотландии, сохранились следы пребывания этих гигантов. Параллельный ряд углублений в скале указывает на путь передвижения артроплевры. Эта огромная многоножка – самое крупное наземное беспозвоночное всех времен. Ее многочисленные следы выглядят как отверстия по линии отрыва на листе бумаги, за исключением того, что каждое из них находится на расстоянии вытянутой руки друг от друга. По ту сторону Атлантики, в Новой Шотландии, Канада, были обнаружены похожие следы, расположенные на расстоянии полуметра друг от друга. Это, безусловно, вызовет дрожь у любого, кроме самого восторженного мириаподолога.
Отшатнувшись от неожиданности, вы поднимаете глаза и видите то, что поначалу кажется ястребом-перепелятником, несущимся к вам через просвет в кронах лепидодендронов. Фух, хотелось бы сказать, ничего страшного, но нет. Когда существо с трескотом пролетает мимо, вы видите, что это стрекоза длиной с вашу руку. Насекомые были не только первыми на суше, но и первыми в воздухе. Эти дальние родственники стрекоз были самыми крупными летающими насекомыми всех времен. А еще они были хищниками, питающимися другими насекомыми… хотя они могли бы сделать исключение для сочного человека-пришельца из будущего.
Гигантские насекомые, в 10 раз превосходящие размерами современных, были распространены в каменноугольном периоде. Хотя окаменелости членистоногих еще предстоит найти в самых ранних породах этого периода, в более поздних отложениях они многочисленны и разнообразны, стало быть, они процветали задолго до этого. Самые ранние родственники поденок и тараканов, а также пауков, наряду с несколькими группами насекомых, которые позже вымерли, ползали по всей Земле каменноугольного периода. Утопия для энтомолога.
Пока вы сидите съежившись на водянистых опушках кишащих насекомыми болотных лесов, наконец появляется причина нашего с вами визита сюда. В заросших сорняками прудах и водных путях что-то пробивается на поверхность. Оно не больше вашего предплечья и имеет удлиненное тело. Два больших глаза расположены по обе стороны вытянутого лица. Конечности, которые едва отрывают тело от влажной земли, чтобы продраться сквозь спутанные сорняки, выступают из корпуса. Существо покачивается, приближаясь, как папа на дискотеке. Конечности заканчиваются тем, что изменит все направление жизни на Земле: первые пальцы.
В каменноугольных болотных лесах первые тетраподы вышли из воды вслед за беспозвоночными. Они были самыми первыми животными на пути к млекопитающим – и амфибиям, и рептилиям, и птицам; на самом деле эти животные – общие предки всех существ с позвоночником и четырьмя конечностями [24]. Их история все еще туманна, но мириады окаменелостей, которые охватывают период от раннего девона до позднего каменноугольного периода, приоткрывают завесу тайны – более чем достаточно, чтобы из мельком увиденного составить общую картину их появления.
Явные предки тетраподов (что буквально означает «четвероногие») жили исключительно в воде. Они принадлежали к группе костистых рыб, известных как лопастеперые, или саркоптеригии. Целаканты, двоякодышащие рыбы и тетраподы (к которым, конечно, относимся и мы) вместе составляют саркоптеригиев – так что можно с уверенностью заявить, что, пускай внешне по нам и не скажешь, мы на самом деле просто высокоразвитые рыбы (любимая реплика палеонтологов всего мира) [25].
Группа, включающая общего предка всех четвероногих, называется тетраподоморфы. Многие из их самых ранних представителей известны по окаменелостям из девонских пород, которые когда-то располагались на экваторе, но теперь являются частью Гренландии и Канадского Арктического архипелага. Эти породы немного старше каменноугольного периода, примерно на 360 миллионов лет. Окаменелости были найдены палеонтологами Дженни Клак и Нилом Шубином – людьми, которых явно не пугают холод, изоляция и белые медведи. Эти северные отложения обнаруживают множество возможных предков четвероногих. Мы не знаем, кто из них был нашим прямым родоначальником – на этот вопрос мы вряд ли сможем дать однозначный ответ, – но наши предки, вероятно, походили на таких животных, как акантостега. Саламандраподобная, длиной с руку и с плоской головой. Глаза были расположены на макушке головы и смотрели в небо в постоянном раздражении. Из тела торчали четыре конечности, пальцы были широкими, образуя лопасти, а хвост развевался, как руль.
Тетраподоморфы встречаются не только в Арктике, есть парочка и в Шотландии. Эльгинерпетон, найденный недалеко от города Элгин в округе Мори (место, к которому мы еще вернемся), был похож на акантостегу и других ранних предков и двоюродных братьев четвероногих. У них общее узнаваемое строение тела, послужившее отправной точкой для всех позвоночных, которые сегодня ходят по Земле.
Удивительно, но у акантостеги было по восемь пальцев на каждой конечности, в то время как у других тетраподоморфов их было семь. Только позже пять станет волшебным числом. Вероятно, виной тому практические соображения при переносе веса, поскольку слишком большое количество пальцев снизило бы гибкость запястья или лодыжки, затрудняя передвижение по суше. Акантостегу собственный вес не беспокоил, потому что она, вероятно, была полностью водной. Как и у современной австралийской двоякодышащей рыбы, у нее были не только жабры, но и легкие. Вероятно, таков был способ выживания в мелководной, бедной кислородом воде.
Конечности и пальцы развились не для того, чтобы лопастеперые рыбы вышли на сушу: у эволюции нет такой цели. Конечности позволяли этим животным перемещаться в воде, используя их как весла, чтобы раздвигать густую подводную листву. Проанализировав угол наклона ног к туловищу и строение их плеч и бедер, палеонтологи пришли к мнению, что первым тетраподоморфам было бы трудно поддерживать собственный вес без подъемной силы, обеспечиваемой водой. Но при наличии легких, способных дышать воздухом, и четвероногого тела понадобилось совсем немного времени, прежде чем эти твари потянули свои пальчики к земле.
В конце девона и начале каменноугольного периода в летописи окаменелостей наблюдается пробел, и у него есть название: пробел Ромера, в честь Альфреда Шервуда Ромера, палеонтолога из Соединенных Штатов, увлеченного эволюцией позвоночных. Ромер был особенно одержим «переходом от рыб к четвероногим» – невероятным эволюционным путешествием группы лопастеперых рыб, ставшей прародительницей всех четвероногих животных. Его потрясающие книги, опубликованные между 1930 и 1970 годами, предоставляют строение всех живых позвоночных и настолько скрупулезны и хорошо иллюстрированы, что остаются крайне важными работами и по сей день.
Ромер заметил, что в летописи окаменелостей тетраподоморфов был период, от которого не осталось никаких ископаемых останков, способных поведать нам об истории жизни, – пробел в наших знаниях. В дальнейшем это отсутствие окаменелостей назовут в честь Ромера. В конце девонского периода, с 375 по 360 миллионов лет назад, два массовых вымирания уничтожили жизнь на Земле. В последующие 15 миллионов лет (начало каменноугольного периода) летопись окаменелостей странно затихает. Было высказано предположение, что необычно низкая концентрация кислорода в атмосфере могла снизить темпы окаменения, но, возможно, вокруг просто было меньше животных, которые могли сохраниться. Это пробел Ромера. После которого четвероногие уже стали сухопутными животными, способными выдерживать собственный вес вне воды, не моргнув глазом [26].
Долгое время мы не знали, как произошел этот переход от воды к суше, но этот пробел уже начал заполняться. Многие последние находки сделаны на границах Шотландии, где ученые, работающие в рамках проекта TW: eed (Мир четвероногих: ранняя эволюция и диверсификация), выкопали новых наземных позвоночных. Работа проводилась палеонтологом-первопроходцем Дженни Клек и ее коллегами, и среди их открытий значится Aytonerpeton microps, «ползучая тварь из Эйтона с маленьким лицом» (Эйтон – шотландский приход, в котором она была найдена).
У Aytonerpeton – или Крошки, как ее окрестила команда, – с острыми зубами и подбородком, полным ямочек, череп длиной всего пять сантиметров. Другими словами, она [27] была маленькой по сравнению с некоторыми другими четвероногими того периода. Ее ряды острых маленьких зубов, вероятно, хватали беспозвоночных, которые в избытке ее окружали. А у членистоногих появилось, должно быть, новое заманчивое блюдо в меню – не всем тетраполам, отважившимся выйти на сушу, повезло на ней задержаться.
Конечно, легко перейти к рассуждениям, предполагающим, что у эволюции была какая-то цель, когда первые позвоночные животные вышли на сушу. Но у эволюции, опять же, нет конечной цели. Ее путь непреднамерен, маршрут лишен системности. Когда неожиданные мутации или модели поведения оказываются полезными, происходят изменения. Такая равнодушная случайность пугает некоторых людей – о чем свидетельствуют антиэволюционные аргументы, приводимые некоторыми религиозными приверженцами. Но эволюция потому так великолепна, что ее случайности всегда оказываются счастливыми.
Наши четвероногие предки не развили свои адаптации для жизни на суше, но особенности, которые у них уже были, оказались полезными и помогли им выбраться наружу. Ученые называют это явление эксаптацией, и оно прекрасно описывает то, как работает эволюция. Черта, которая развивается для одной цели, перестраивается для служения другой. Не такими уж неизбежными были как Крошка, пробирающаяся через шотландский подлесок каменноугольного периода, так и успех странной группы животных, которая выставляет все свои мягкие кусочки наружу (безумная идея, только спросите членистоногих).
И вот эта вылазка через болотистые леса привела нас к нашим истокам – возможно, к одному из многих истоков или разветвлений на стволе древа жизни позвоночных. Существо, встреченное во влажном подлеске, – вестлотиана, названная так в честь региона, в котором была обнаружена окаменелость, Уэст-Лотиана на границе Шотландии. Мы могли бы проследить нашу эволюционную историю дальше, нырнув в солоноватые эстуарии в поисках общего предка лопастеперых саркоптеригиев и их лучеперых сестер (актиноптеригии, к которым относятся остальные костистые рыбы на планете). Или еще дальше, в пучины эдиакарского безумия, где первые многоклеточные организмы походили на сплюснутые капли. Но все же стоит начать наш рассказ о млекопитающих с вестлотианы: она не только была среди первых животных на суше, но и особенности ее скелета говорят нам о том, что она связана с группой, к которой принадлежим мы, – амниотами.
В каменноугольный период на эти знойные ликопсидовые болотные леса обрушилась катастрофа. Событие, получившее название «Кризис карбоновых лесов», повалило деревья на водно-болотных угодьях. Неясно, что стало причиной кризиса, но данные свидетельствуют об изменениях климата, вызванных извержением вулканов на территории нынешней Северо-Западной Европы. Там все еще были леса, но после катастрофы они стали другими: разрозненными и заполненными голосеменными растениями. Их шишки и семена теперь знакомы нам как хвойные деревья, необычный и находящийся под угрозой исчезновения гингко и похожие на пальмы саговники, столь любимые в ботанических коллекциях викторианской эпохи. Под их ветвями наконец проявились неоднозначные тетраподоморфы, теперь уже в качестве полноценных четвероногих наземных животных. Сомнений больше не оставалось: вот прародители двух великих линий позвоночных на суше, амниот и анамний.
По мере изменения климата одна группа животных сохранила многие эволюционные черты первых тетраподоморфов. Они по-прежнему полагались на воду для размножения и как на безопасное место для поддержания влажности своих яиц и обеспечения их кислородом. Эта группа называется анамниями, и их потребность во влаге означала, что более сухой мир позднего каменноугольного периода оказался непростым для выживания. Но они справились: эта группа сохранилась до наших дней в виде лягушек, саламандр и настоящих червягов [28].
Однако для остальных четвероногих новые адаптации означали полную независимость от воды, оканчательно разорвав связи с глубинами. Адаптация, которой долгое время отдавалось предпочтение, также дала им название: амниоты. Название происходит от заполненной жидкостью мембраны, амниона, которая окружает развивающиеся эмбрионы. Амнион развился из желеобразных внешних слоев яйца, которые вы можете видеть вокруг лягушачьего потомства в пруду. У земноводных это «желе» пропускает отходы жизнедеятельности и газы между икрой и водой, но амнион выполняет те же функции вне воды. Вместе с двумя другими мембранами, хорионом и аллантоисом, амниоты образуют подушку из мембран, заключающую развивающийся эмбрион в его собственном переносном водоеме – амниотической жидкости. Все это помещается внутри яичной скорлупы (и гораздо позже, у некоторых животных, внутри тела матери). Этой особенности нет у амфибий и рыб. Благодаря этому новшеству амниоты могли растить своих детенышей вдали от прибрежной родины.
Но на этом изменения не заканчиваются, в организме амниот появилось кое-что важное для перехода. Когда позвоночные покинули воду, они воспользовались тем фактом, что в воздухе содержится в 30 раз больше доступного кислорода, чем в воде. Рыбам приходится пропускать огромное количество воды через жабры, чтобы дышать, но считается, что на суше первые четвероногие использовали нечто, называемое буккальным дыханием. Это своего рода кузнечные мехи, только поднимаются и опускаются при этом полости рта. И это объясняет, почему у многих первых четвероногих широкие плоские головы, которые выглядят так, будто на них наступили, – такая форма обеспечивает большую ротовую полость. По сути, первые четвероногие дышали ртом.
Амниоты, однако, высунули свои шеи наружу в буквальном смысле этого слова. Изучая различия в подвижности ребер у этих животных, палеонтологи Кристин Дженис и Джулия Келлер в 2001 году заметили, что у первых амниот ребра стали более подвижными. У многих из них были более узкие головы и более длинные шеи. Ученые поняли, что все эти изменения взаимосвязаны и отражают перемены в дыхании – от буккального дыхания к реберному с использованием грудных мышц. Это оказало глубокое влияние на историю жизни на Земле. Амниоты не просто стали более эффективно дышать, им больше не нужны были крепкие ребра для поддержания осанки. Они могли теперь стоять более прямо и вытягивать шеи – то, что мешало бы при буккальном дыхании набирать достаточное количество воздуха. Более того, поскольку рот больше не использовался для респирации, амниоты могли отныне свободно использовать часть своих мышц черепа и челюсти для новых видов питания. Впервые они смогли питаться растительностью, что требовало умелого прикусывания передней частью челюсти.
Глубоко вдохнув, уже грудью, амниоты отошли от кромки воды, отложили яйца и отправились покорять мир.
Из окаменелостей ясно, что амниоты были одними из сложного множества животных, живущих бок о бок, и все они экспериментировали с жизнью на суше. Постепенно эта линия накапливала изменения в скелете, которые помогали выживать вне воды: более крепкие позвонки, более крупные конечности, перестройка голеностопного сустава для поддержания веса тела и оптимизации движений ног при ходьбе. В большинстве случаев все, что нам нужно для понимания эволюции, – это кости. Палеонтологи внимательно изучают изменения в скелете, наблюдая, какие из них отличают разные группы. Такие особые признаки называются синапоморфиями.
Чтобы разглядеть синапоморфии амниот, нужен зоркий глаз. В черепе они проявляются в расположении костей: кость, называемая лобной, расширилась и образовала часть глазницы. Внутри, на нёбе ротовой полости, был выступ, покрытый зубами, тянущийся к задней стенке глотки. В плече кости стали более сложными (включая развитие двух коракоидов, которые у млекопитающих теперь являются частью лопаток), что, вероятно, связано с изменением использования конечностей из-за жизни на суше. Там, где плечевые кости усложнились, лодыжка и запястье упростились, а многочисленные кости срослись, образовав таранную кость (часть лодыжки).
Другие особенности рисуют интригующую картину. Например, у амниот не было специального уха, позволяющего слышать из воды, поэтому они жили в мире пьянящих вибраций. У некоторых ранних представителей структура черепа кажется гибкой и лишенной мышечных прикреплений, которые мы ассоциируем с точным прикусом, – из чего следует, что они могли только проглатывать пищу. Некоторые, возможно, продолжали питаться в воде. Какие-то аспекты их биологии, например ороговение их кожи или то, как развивалась амниотическая яйцеклетка, по-прежнему от нас скрыты. Это особенности мягких тканей, и, в отличие от костей, они редко оставляют какой-либо след в породе. Мы можем сделать вывод об их присутствии благодаря общему происхождению, окончательно доказать их наличие или отсутствие не представляется возможным.
Теперь мы подходим к последней развилке в рассказе о четвероногих – после этого мы круто повернем на шоссе млекопитающих. Около 300 миллионов лет назад, когда ликопсиды вымирали, а семена первых голосеменных растений заявляли свои права на лес, наша родословная уже распрощалась с нашими двоюродными братьями, рептилиями. Распространено заблуждение, что млекопитающие произошли от рептилий. Теперь мы знаем, что это даже отдаленно не соответствует действительности. Но у млекопитающих и рептилий действительно есть общий предок – первые четвероногие амниоты. Те не были ни млекопитающими, ни рептилиями – ни одна из этих групп еще не эволюционировала. В каменноугольном периоде наш последний общий предок с черепахами, крокодилами, динозаврами, птицами и ящерицами сделал ручкой и отправился на эволюционный закат.
Четвероногие амниоты разделились на две могучие линии: синапсиды и завропсиды [29]. Тогда эти группы выглядели одинаково, вам было бы трудно отличить их друг от друга с первого взгляда. Однако традиционно мы распознаем их в окаменелостях по одной особенности: количеству отверстий в головах.
Синапсиды включают в себя нас и всех наших братьев и сестер-млекопитающих, а также невероятное множество вымерших существ, с которыми мы познакомимся в следующих главах. Завропсиды (рептилии), с другой стороны, считаются более успешными из великих родов четвероногих – если не принимать во внимание так называемый успех рода человеческого. За столь же скромное время завропсиды породили невероятное разнообразие форм, от черепах до птерозавров, ящериц и туатара [30], от ихтиозавров до крокодилов и, конечно же, динозавров, которым уделяется, пожалуй, чересчур много внимания. Птицы, живые потомки динозавров, в два раза более разнообразны, чем млекопитающие, чем не перестают нас поражать. Но есть и без того множество книг, описывающих эволюционный путь рептилий, особенно в мезозое [31]. Потому не буду утомлять вас этим еще и здесь. Давайте сосредоточимся на их сестринской группе, поскольку они главные действующие лица этой конкретной эволюционной истории. На синапсидах.
На роль самого раннего синапсида, первого в родословной четвероногих животных, включающей млекопитающих и их родственников, претендуют несколько сильных кандидатов. Все они были найдены в каменноугольных породах Новой Шотландии. Может статься, наши самые древние синапсидные предки были канадцами [32].
Среди самых древних ископаемых, предположительно относящихся к синапсидам, значится азафестера. Название следующего больше похоже на профилактическое лекарство, чем на имя животного: протоклепсидропс. Также есть археотирисы (возможно, какая-то болезнь горла?) и эхинерпетон (без сомнения, это что-то неприличное на шотландском сленге). Названия явно намекают на трудности, которые представляют их разрозненные и фрагментарные окаменелости для ученых.
Азафестера лишь недавно пополнила ряды млекопитающих. Название означает «неопределенный», что вполне уместно, поскольку ее ископаемые останки были настолько нечеткими, что первоначально их смешали с костями нескольких неродственных животных. В мае 2020 года было опубликовано исследование2, проведенное группой ученых из Канады и Германии, которые повторно изучили образец. Они поняли, что кости маленького широкого черепа располагаются так же, как и у самых ранних синапсид. Если это так, то азафестера – одно из древнейших млекопитающих (в стволе генеалогического древа).
Из тех же пород происходят протоклепсидропсы, что означает «первые клепсидропсы». Несколько более молодая окаменелость клепсидропсов тоже родом из Канады каменноугольного периода, чьи позвонки были похожи на песочные часы, или греческую клепсидру [33]. Хотя из скелета клепсидропса ясно, что он принадлежит к синапсидам, мнения по поводу протоклепсидропса все же разделились. Его окаменелости включают всего несколько позвонков и костей предплечья, но по форме они тем не менее напоминают других синапсидов. Так что это животное с названием сиропа от кашля действительно может оказаться одним из самых первых в нашей родословной.
Археотирис в переводе с греческого означает «древнее окно», и этот выбор не лишен поэтичности. Это ископаемое не только дает представление о древнем прошлом амниот, но и очерчивает определяющую особенность нашего семейства синапсидов. У нас, как и у наших общих родственников, начиная с каменноугольного периода, на каждой стороне черепа есть по одному отверстию, называемому височным. В анатомии fenestra (что в переводе с латыни означает «окно») относится к любому отверстию в кости, но это конкретное отверстие особенно. Оно расположено сразу за глазом, и у синапсид их только по одному с каждой стороны. Само название группы Synapsida означает «одна дуга», потому что височное отверстие создает единственную дугу в костях черепа.
Наше височное отверстие обрамлено височной, чешуйчатой и заглазничной костями черепа [34]. Вы можете почувствовать свое височное отверстие, поместив пальцы во впадинку за глазом, над скулой. Теперь сжимайте и разжимайте челюсть, и вы ощутите, как мышцы проходят через височное отверстие. Это отверстие обеспечивает места прикрепления мышц, которые открывают и закрывают рот, так что, возможно, различное расположение отверстий у ранних четвероногих связано с разным прикусом и диетой.
Недавние исследования показали, что общая картина того, сколько отверстий было в родословных рептилий, чрезвычайно сложна, поскольку отверстия приобретались и затем терялись. Большинство рептилий – диапсиды с двумя отверстиями, но черепахи – анапсиды, у них отверстий вообще нет. Ранние группы, возможно, приобретали и теряли одну или несколько дыр на протяжении своей истории. Однако у синапсидов единственное отверстие почти однозначно [35]. Основное разделение между синапсидами и завропсидами четко выражено, и наше единственное отверстие в черепе с каждой стороны остается определяющим признаком. «Окно» археотириса – это окно и в наше прошлое, явный показатель того, что этот синапсид находится у основания нашего древа.
Эхинерпетон в свою очередь довольно глупо означает «колючая ящерица». Научные названия, однажды данные, нельзя изменить, даже если впоследствии будет доказано, что их значение неверно или вводит в заблуждение. Что усложняет работу современных палеонтологов, делающих все возможное, чтобы четко разграничить синапсиды от их собратьев-рептилий. Хотя эхинерпетон относится к прародителям млекопитающих, к сожалению, его навечно запомнят как ящерицу.
Как и научные названия, разговорные бывают невыносимо упрямыми. Что касается синапсидов, то когда-то этих предков млекопитающих называли «звероподобными рептилиями». Меня аж передергивает, когда я это пишу. Некоторые прекрасные работы о происхождении млекопитающих тоже используют этот термин, разжигая искру в новых поколениях студентов и общественности. В разговорной речи синапсидов часто так называют. Это пережиток вымершей терминологии, но к ней постоянно возвращаются как к затертой старой фотографии, только закрепляя неправильное название. По правде говоря, термин «звероподобные рептилии» нам нужен примерно так же, как собаке пятая нога. Которая недвусмысленно торчит прямо из…
Вы можете подумать, что я перегибаю, но нет. Сам термин «звероподобные рептилии» отражает фундаментальную неправильность в отношении того, откуда произошли мы и все наши млекопитающие братья и сестры. Как если бы кто-то оскорбил вашу мать, только в таксономическом эквиваленте. Правда о происхождении млекопитающих гораздо более удивительна, и знать ее необходимо, чтобы лучше понимать себя и животных, с которыми мы делим наш зеленый шарик.
В стремлении понять, как работает эволюция, мы, сами млекопитающие, склонны искать свои истоки в летописи окаменелостей, чтобы проследить нашу родословную вплоть до ее генезиса. Мы – существа, которые воспринимают время как линейный процесс с началом, серединой и концом, и мы соответствующим образом структурируем наши истории о мире. Наш язык превосходно излагает эти истории, радуя нас, но он также изобилует двусмысленностями, которые далеки от идеала с точки зрения научной точности. Вот почему научный язык кажется непрозрачным для тех, кто обычно им не пользуется. Необходима очень конкретная терминология, чтобы гарантировать, что исследователи говорят об одном и том же, и предотвратить недопонимание. Возможно, это кажется педантизмом. Однако внимание к формулировкам обусловлено нашим стремлением к ясности.
Когда речь заходит об эволюции, действительно трудно подбирать правильные слова, а не самые удачные для повествования. Мы говорим о животных, которые «превращаются» в других животных в процессе эволюции, – вероятно, я сама не раз так напишу в этой книге. Это ненаучно, как в «Просто сказках» [36]. Виной тому то, что мы рассматриваем эволюцию задом наперед, сравнивая все с тем, что живет сегодня. У этого подхода есть свои преимущества – палеонтология основана на сравнительной анатомии, и в последующих главах мы увидим, как подобные сравнения в биомеханике и экологии могут рассказать нам о том, как жили вымершие животные. Но это также приводит к тому, что мы видим неизбежность в том, что на самом деле является просто случайностью. А значит, мы упускаем важные различия, подобные тому, которое мы должны провести сейчас между внешним видом рептилий и их общими предками с млекопитающими.
Если реконструировать азафестеру, протоклепсидропса, археотириса или эхинерпетона, они будут скорее похожи на ящериц. Все они были маленькими, не больше вашего предплечья. Их ноги торчали в стороны, а длинные заостренные хвосты раскачивались, когда они ковыляли с характерным «рептильным» покачиванием. Рептилии по-прежнему двигаются больше как рыбы, качая телом из стороны в сторону. На этих первых синапсидах не было бы ни меха, ни перьев, только жесткая текстурированная кожа, удерживающая всю их драгоценную влагу. Их длинные безгубые рты были заполнены рядами простых заостренных зубов, которыми они расправлялись с насекомыми или рыбой.
Набор тонких скелетных особенностей определяет самых ранних синапсидов. Помимо основной синапоморфии, заключающейся в наличии одного большого отверстия в черепе по обе стороны, кость, которая образует заднюю часть глазной области, стала шире и наклонилась, а септомаксилла в носу увеличилась. Однако внешне они были похожи на рептилий. Вероятно, они и вели себя как рептилии, как и первые завропсиды, жившие с ними бок о бок. Но фактически ни те ни другие рептилиями не были.
Несмотря на внешний вид, первые амниоты – синапсиды и завропсиды – не были «похожи на рептилий». Напротив, стоит сказать, что современные рептилии «похожи на первых амниот». Большинство современных групп рептилий (особенно ящериц) сохранили множество характеристик, напоминающих их предков; они не так уж сильно изменились, они просто немного ретро [37]. Тем временем млекопитающие изменились радикально и очевидно (как и птицы). Эти изменения очевидны даже стороннему наблюдателю. Никто никогда не принимал корову за хамелеона, а орла за игуану. Но можно легко перепутать предка коровы в каменноугольном периоде с предком орла, потому что все они выглядели довольно похоже. И вот здесь решающее значение имеет детальное понимание анатомии. Анатомия – единственный способ определить между ними разницу и собрать воедино то, как они образовались в отдельные группы.
Следствием этого сходства стало то, что первые палеонтологи и анатомы посчитали, что млекопитающие произошли от рептилий, и так родился термин «звероподобные рептилии». Благодаря большему количеству окаменелостей и все более детальному анализу мы теперь знаем, что это не так. «Рептильность» синапсидов была всего лишь следствием строения тела первых амниот, которое сохранилось у рептилий.
Раскол между млекопитающими и рептилиями, синапсидами и завропсидами огромен. Они разошлись в каменноугольном периоде, когда четвероногие только привыкали к суше. Большинство их окаменелостей было найдено в скалах, которые когда-то лежали вблизи экватора, в жарких влажных лесах древнего мира, что говорит о том, что они еще не могли жить в более сухих или холодных условиях. Как и родитель, только палеонтолог мог бы отличить этих близнецов-первопроходцев друг от друга, но их различия фундаментальны для тех, кто знает, куда смотреть.
Именно карбоновые леса каменноугольного периода способствовали нашей ранней эволюции, а совсем недавно привели и к промышленной. Они сохранялись в течение миллионов лет, а затем их разрушение и окаменение привели к образованию глубоких угольных жил, которые тянутся по всему миру. Эксплуатация этих ресурсов тесно связана с основанием западных империй и колониализма. Сжигание ископаемого топлива вызвало быстрое антропогенное изменение климата, которое в настоящее время уносит жизни миллионов людей, особенно в развивающихся странах, и которое продолжится в ближайшие столетия.
В некотором смысле каменноугольный период не только знаменует наше земное начало, но и может стать причиной нашего бесповоротного конца.
Глава четвертая
Первая эра млекопитающих
Все эти группы сейчас очень различаются, и мы, естественно, возвращаемся к древним временам, чтобы спросить, как каждая из них ступила на свой путь. Но тут мы сталкиваемся с историей настолько странной, что в нас пробуждается страстное желание открыть великую книгу природы, еще глубже вникнуть в ее тайны, попытаться найти объяснение…
Арабелла Бакли. Победители в гонке жизни
Меньше всего на уроках истории меня интересовали королевские особы и битвы. Почти все наши занятия вели белые мужчины средних лет, которые рассказывали нам о других белых мужчинах средних лет и войнах, в которых они участвовали. Эти войны обычно развязывались по прихоти более богатых белых мужчин, которые вместе со своими богатыми белыми женами создавали империи, вторгались друг в друга и снова рушились… только для того, чтобы их сменили новые империи, короли и люди, которых снова посылали на войну. Военная история и королевства действительно плывут в одной лодке, но акцент на славе победы – это довольно поверхностный взгляд на историю. И к тому же очень женоненавистнический и обычно рассказываемый с евроцентрической точки зрения. Что делали обычные люди? Что происходило в Австралии? Или Аргентине? Прошлое – это не просто список королей и карты их изменчивых границ.
До недавних пор историю писали обычно мужчины и о мужчинах (я обобщаю, но в основном это правда)1, 2. То же самое было верно и в отношении эволюционной истории. Язык завоевания пронизывает то, как мы говорим об эволюции: животные доминируют, они короли джунглей, они правят морями/сушей/небом, а все остальные группы сидят в их тени, как вассалы. Ужасно утомительно всегда говорить о взлете и падении жизни как о череде деспотических империй.
Однако верно то, что у групп животных были взлеты и падения, когда они были самыми разнообразными и многочисленными на Земле. Мы называем девонский период «эрой рыб», потому что их было ну очень много как в море, так и в летописи окаменелостей, и они занимались чертовски интересными вещами, в то время как большинство других животных только-только появлялись где-то на задворках. Например, были «бронированные» рыбы, еще одно военизированное описание. Как и в случае с человеческой историей, наше изображение эволюции предвзято и отражает культуру тех, кто ее рассказывает (и я не исключение). Когда дело доходит до нашего восприятия «доминирующей» жизни, оно искажается тем, на чем мы фокусируемся (или что мы умалчиваем), а в некоторых случаях такой подход просто неверен.
Например, сейчас мы живем в «эру млекопитающих». Возможно, вы уже догадались, что я очень люблю млекопитающих. Однако чтобы сказать, что они – доминирующая форма жизни за последние 66 миллионов лет, надо иметь туннельное зрение. Сегодня в мире насчитывается более 5500 видов млекопитающих, по сравнению с ошеломляющими 18 000 видов птиц и более чем 35 000 видов рыб [38]. И это всего лишь позвоночные. Среди насекомых одних только жуков насчитывается более полутора миллионов видов. Причина, по которой наше время получило такое прозвище, заключается в том, что млекопитающие являются самыми крупными позвоночными на Земле, а мы почему-то сосредоточены на размерах – в свете мужского уклона в истории и науке, делайте с этими выводами что хотите. Они также исключительно разнообразны с точки зрения формы тела и того, как они выживают в бесчисленных средах обитания. И, честно говоря, мы просто питаем к ним слабость, к нашим мохнатым братьям и сестрам.
Но истинная «эра млекопитающих» на самом деле наступила очень давно. Возможно, вы пропустили ее, пока листали учебник по эволюции. В научно-популярном разделе книжных магазинов почти нет работ на эту тему (до сих пор). Мы склонны пропускать эту эру мимо ушей, подобно тому, как мои учителя истории переходили от каменного века прямиком к Первой мировой войне, игнорируя великие изобретения китайской цивилизации или умопомрачительное исследование островов Тихого океана меланезийцами. Мы переходим от рыб к динозаврам, небрежно перескакивая 250-миллионный промежуток в истории. Самое бо́льшее, это мимолетный намек на ошибочную «звероподобную рептилию», которая иногда случайно попадается в одном ряду с динозаврами, после чего мы окунаемся в суть эры рептилий.
Где эти недостающие миллионы лет? Чем занимались животные в промежутке между выползанием на сушу и превращением в настоящих годзилл? Позвольте мне раздвинуть листву и показать первое большое распространение позвоночных животных. Эти существа оптимизировали вегетарианство и устроили тест-драйв хищничества. Невероятное разнообразие размеров и форм синапсидов, а также адаптации, чтобы жить на суше на полную катушку, определяют этот позабытый период геологического времени как истинную первую «эру млекопитающих».
Мы неуклюже тряслись по грунтовой дороге. Машину немилосердно трясло на ухабах по направлению к морю. Мы припарковались в конце трассы, а за нами еще две машины и внедорожник. В них были представители Шотландского фонда природного наследия, а также сотрудники и волонтеры музея Элгина [39]. Снаружи нас встретил типичный шотландский зимний день: солнце притворялось, что светит, а воздух был острым, как иглы, холод Северного моря забирался нам в рукава и пробирал до костей.
Я присоединилась к группе вместе с Николасом Фрейзером, хранителем отдела естественных наук Национального музея Шотландии в Эдинбурге и одним из моих научных руководителей. Фрейзер специализируется на палеонтологии триаса, периода, когда после самого разрушительного массового вымирания всех времен жизнь перезапустилась, как вышедший из строя компьютер (подробнее об этом позже). В карьерах вокруг Элгина в округе Мори, на северо-востоке Шотландии, добывались одни из первых в мире образцов пермских и триасовых животных, что принесло этому месту охраняемый статус. Фрейзера, специалиста по триасовому периоду и хранителя крупнейшего музея Шотландии, попросили приехать в Элгин, чтобы оценить необходимость дальнейшей охраны карьеров Мори.
Мы отправились по тропинке в сторону моря. По обе стороны устрашающие стены утесника скрывали вид и отпугивали случайно заблудших странников. В конце концов мы добрались до побережья, скалы под нами обрывались выступами песчаника, которые опускались в бурлящее море. Ветер был таким сильным, что перехватывало дыхание. В носу защекотало от запаха воды и водорослей. Мы почти могли различить противоположный берег залива Мори-Ферт на расстоянии более 30 миль, скрытый тяжелыми облаками. Вода была темной и неспокойной, изредка вспарываемая лодками полных надежд мореплавателей.
Когда я уже начала гадать, ради чего мы зашли так далеко и в такой мороз, мы завернули за угол, и земля разверзлась. Под нами был карьер диаметром более 100 метров. Задняя стена представляла собой неровный утес, испещренный тонкими полосками скважин, которые рабочие пробурили сверху, чтобы взорвать поверхность. Слева примостились три ржавые хижины, их края были настолько изъедены солью и временем, что, казалось, от легкого прикосновения они сложатся как карточный домик. В самом сердце карьера возвышались валуны диаметром в несколько метров. За ними лежали кучи щебня с расчищенными между ними песчаными дорожками и широкими мерцающими лужами.
Это был Клашах, действующий карьер по добыче песчаника и источник строительного материала для объектов по всей Шотландии. А также одно из крупнейших в Шотландии мест с окаменелыми следами и ископаемыми пермского периода.
С земли Клашаха содрали кожу, обнажив бледно-желтые внутренности. Песчаник возрастом 260 миллионов лет был довольно мягким – одна из причин, по которой карьер годами не использовался. Но в 1990-х, когда Музей Шотландии и Королевский музей объединили свои коллекции в здании Национального музея Шотландии в Эдинбурге, для облицовки нового здания выбрали песчаник Клашаха. Споры о необычном архитектурном проекте стали поводом для заголовков газет по всей Шотландии, но журналисты едва упомянули о том, что возобновление работ в Клашахе окончилось не просто разногласиями из-за строительных материалов. Взрывные работы и добыча полезных ископаемых в этом прибрежном карьере выявили новые следы давно вымерших животных, усеивающие окаменевшие дюны.
Сейчас ведется только мелкомасштабная добыча полезных ископаемых, в основном для производства гравия [40]. Компания с правом аренды хотела расширить свою деятельность за счет новых участков, и мы приехали помочь им в принятии решения. В частности, выяснить, нужна ли карьеру Клашаху официальная охрана или же ископаемые следы давным-давно исчерпаны.
Карьер был пуст, когда наша группа из семи человек вошла внутрь. Наши ноги утопали в толстом слое заболоченного песка – стока от медленно разрушающегося камня. Мы добрались до больших валунов в центре «амфитеатра». Сотрудники музея Элгина объяснили, что рабочие часто откладывали валуны в сторону, потому что на них были следы. Мы лазали вокруг них в поисках чего-то нового. Мои пальцы перебирали песчинки и маленькие комочки, не больше мошки.
Дальше лежали каменные плиты размером с двуспальную кровать. Когда мы приблизились, солнце склонилось над мерцающими персиковыми поверхностями. Внезапно отпечатки пермских лап приобрели резкий рельеф. Чем-то напоминало поздний вечер на пляже во время отлива, когда собаки и бродячие береговые птицы оставляют свои следы на влажном песке. Сначала отпечатки казались не более чем чередующимися углублениями, но потом мы начали различать когти: то впивающиеся, то разъезжающиеся в стороны. Некоторые отпечатки были размером с ладонь, другие – с отпечаток большого пальца. Среди следов встречались и отпечатки пальцев ног. Даже самые загадочные знаки начали обретать смысл, когда я следовала ритму неспешной ходьбы.
Призраки пермских зверей бродили вокруг нас.
Пермский период так назвали неспроста, а в честь края России. Возле школы в городе Перми на довольно невзрачной глыбе серого камня установлен памятный знак:
Родерику Импи Мэрчисону (R.I. Murchison), шотландскому геологу, исследователю Пермского края, назвавшему последний период палеозойской эры ПЕРМСКИМ (perm)3.
Памятник геологическим подвигам Мэрчисона также украшает берег реки Чусовой, притока могучей Волги, протекающей по Пермскому краю и берущей начало в Уральских горах. На этом мемориале изображен зуб акулы геликоприон из пермского периода, который растет причудливой спиралью в ее нижней челюсти – по сравнению с такой циркулярной пилой акула в «Челюстях» все равно что ребенок с консервным ножом. Мэрчисон – один из самых известных геологов Шотландии (а на нашем счету их немало), он оставил свой отпечаток на этих далеких горах и их жителях благодаря тому, что в 1840-х годах вместе со своими приятелями занимался геологией в России. Стоит поблагодарить его за то, что он украсил этот период времени таким названием.
Земля пермского периода, длившегося 298–252 миллиона лет назад, сохранила несколько каменноугольный облик. Континенты все еще сжимались тесной кучкой, но падение уровня моря, начавшееся в предыдущую эпоху, продолжалось, обнажая огромные площади суши, которые ранее были внутренними морями. Мир полнился крайностями – наполовину вода, наполовину суша – и создавал экстремальные условия обитания. Ближе к полюсам простирались прохладные леса умеренного пояса, оставшиеся от густого зеленого мира раннего каменноугольного периода. Но они высохли и были заполнены хвойными деревьями и семенными папоротниками. Сами полюса в конечном счете освободились ото льда благодаря беспрепятственной циркуляции океана и постоянному потеплению и высыханию суши. Вдоль побережья океана Палеотетис сезонные муссоны обрушивались на ландшафт, создавая пышную и влажную среду обитания.
Отрезанные от моря огромные пространства внутреннего суперконтинента на экваторе и в средних широтах достигали обжигающих температур более 40° по Цельсию, выжигая недра Гондваны и Лавразии. Шотландия была в самом сердце Северной Пангеи. Будучи частью засушливой, продуваемой всеми ветрами пустыни, такой как Намиб или Сахара сегодня, этот регион был суровым для выживания. Тем не менее окаменелости этих древних дюн свидетельствуют о том, что жизнь не только адаптировалась, но и процветала.
Сложные экосистемы пермского периода часто упускаются из виду, когда люди рассказывают великую историю эволюции. Попросите кого угодно, не палеонтолога разумеется, рассказать вам о перми, и он нарисует пробел в 50 миллионов лет. Но то был не просто другой период времени, это была другая Земля. Животные, населявшие ее, упорно двигались по лестнице эволюции. Среди этих могучих животных были одни из первых травоядных четвероногих. Они выросли до гигантских размеров, прямо-таки пантагрюэлевских, и обзавелись рогами в качестве защиты задолго до трицератопсов. Первые быстро бегающие охотники рыскали по окрестностям, оскалив свои саблезубые пасти. Та добыча, которая не смогла вырасти, съежилась и зарылась глубоко в землю в поисках безопасности.
Может показаться трудным представить себе планету, полную динозавров, но вот пермский период рисует по-настоящему инопланетный мир. И все же он предвосхитил наш собственный. Этот ландшафт, без единого динозавра, был игровой площадкой для наших древнейших и могущественнейших предков-млекопитающих.
Ничто не кажется настолько далеким от жаркой пермской пустыни, как шотландский карьер в ноябре. Я шарила по обломкам песчаника в шерстяных слоях одежды в поисках окаменелостей. Изучение следов входит в более широкую область изучения окаменелостей, называемую ихнологией. В сферу интересов этой области входят отпечатки, норы и помет – не сами ископаемые животные, а их следы в окружающем мире. В Шотландии ихнология началась после обнаружения следов животных с позвоночником и четырьмя конечностями. Они принадлежали нашим синапсидным предкам и их современникам, которые жили в испепеляющем сердце Пангеи.
В Дамфрисе, на холмах Юго-Западной Шотландии, есть породы более древние, чем в Элгине, но относящиеся к тому же периоду времени. В начале девятнадцатого века рабочие каменоломен на участке под названием Корнкокл-Мьюир заметили множество отметин на пластах красноватого песчаника, которые они вырубали для строительного материала. Любопытные местные жители собрали несколько таких следов, а некоторые даже вставили их в стены летнего домика в качестве диковинки4.
К 1828 году странные отметины привлекли внимание викторианских натуралистов, включая Уильяма Бакленда. Прошло всего четыре года с тех пор, как он описал и назвал первого динозавра, мегалозавра, и упомянул его менее заметного, но не менее важного компаньона, мезозойское млекопитающее амфитерия (Amphitherium). Бакленд узнал о следах на шотландских границах после того, как получил слепки от преподобного Генри Дункана из прихода Рутвелл, шотландского священника и геолога. «Профессор [был] … полностью убежден в том, что по этой скале, когда та была в мягком состоянии, прошлись четвероногие…»5
Бакленд попросил преподобного Дункана прислать ему больше образцов «любой ценой». Итак, Дункан и его друг Джеймс Грирсон посетили каменоломню в Корнкокле. Грирсон описал увиденное следующим образом:
Большое количество отпечатков в непрерывной последовательности – их равноудаленность друг от друга, направление пальцев наружу, скольжение стопы по поверхности, более глубокий отпечаток носка, а не пятки… острые и четко очерченные следы трех когтей на ноге животного – эти обстоятельства немедленно привлекают внимание наблюдателя, заставляя его признать, что сему есть только одно объяснение.
Объяснение состояло в том, что четвероногие обитатели ходили по этим песчаным дюнам «до потопа».
В том же году, когда Грирсон представил свое описание, Дункан выступил с речью6. В отличие от краткого обзора Грирсона, Дункан красноречиво и полно описал эти необычные окаменелые следы, «варьирующиеся по размеру от заячьей лапы до копыта жеребенка». Он уделил гораздо больше внимания деталям, отметив не только размер и расстояния между отпечатками, но и их глубину и форму. Дункан использовал форму, или морфологию, отпечатков, чтобы представить поведение и пропорции тех, кто их оставил, – ранее такое никто не предпринимал. Смещенный песок указывал на то, что животные двигались вверх или вниз по крутым склонам, «осторожно опуская одну лапу вниз в поисках надежной опоры, а затем вытягивая другую таким же образом, в то время как задние лапы [двигались] попеременно…» Дункан также предположил, что более глубокие отпечатки передних лап указывают на то, что животные были более массивными в области головы и плеч.
Вид животных, оставивших эти пермские отпечатки, еще не был изучен. Общественность все еще отходила от описания первых динозавров. Саму мысль, что что-то млекопитающее – даже в самом широком смысле – населяло древнюю Землю задолго до появления человека, высказывали лишь недавно, основываясь на находке челюсти в Стоунсфилде.
Геологи знали, что породы Корнкокла принадлежат к Новому красному песчанику, названному так по контрасту с гораздо более древним Старым красным песчаником. Большинство натуралистов считали, что во времена Нового красного песчаника жили только рептилии. Поэтому эти первые следы сопоставили с отпечатками ближайших ныне живущих аналогов рептилий: крокодилов и черепах.
Так случилось, что у Бакленда было несколько черепах. Увидев отпечатки и выслушав предположения о том, кто их оставил, он решил провести несколько экспериментов. Естественно, такой эксцентрик, как Бакленд, не обошелся без выпечки.
«Во-первых, я заставил крокодила пройтись по мягкому тесту, – писал он в письме Дункану, – и снял отпечатки его ступней… [Во-вторых,] по тесту, влажному песку и мягкой глине прошлись черепахи трех разных видов…»7 Жена Бакленда поставляла тесто, а Бакленд – черепах. Откуда взялись крокодилы, непонятно, но поскольку Бакленд питал склонность к употреблению их в пищу, он, вероятно, мог достать и живых представителей. Результаты: отпечатки соответствовали следам черепах. Ученый заключил: «Хотя я не могу отождествить следы ни с одним из ныне живущих видов… поступь современной черепахи вполне соответствует… поэтому я полагаю, что ваши дикие черепахи эпохи красного песчаника двигались с большей активностью и скоростью… чем мои тупые вялые пленники».
Анатом Ричард Оуэн присвоил оригинальным образцам отпечатков ног Дункана родовое название Testudo (из отряда Testudina, в который входят черепахи и террапины), но позже следы были переименованы в Chelichnus, что означает «черепашьи следы» [41].
Конечно, сходство между следами из Корнкокла и отпечатками, оставленными подопечными Бакленда на тесте, было чистой случайностью. Черепахи и им подобные появились только в триасе [42]. В последующие десятилетия были названы другие отпечатки из Корнкокла и других пермских стоянок, включая формацию песчаника Хоупмен у Элгина. Ученые считали, что за отпечатками стоят многие различные рептилии и амфибии, но только в конце девятнадцатого и начале двадцатого века появились первые предположения, что ответственна за передвижение по влажным пескам глубокой древности совсем другая группа животных. И они куда ближе к нам, чем к рептилиям, и оставили свои неизгладимые следы не только на скалах, но и на страницах нашей эволюционной истории.
Чтобы выяснить, кто же так наследил, нужно сначала отправиться в Техас. При мыслях об этом штате у большинства всплывают в воображении образы ковбоев, крупного рогатого скота, консерватизма и великого гостеприимства. Но Техас красный не только в политическом смысле [43] – скалы под техасскими ботинками окрашены в красновато-коричневый цвет богатых железом осадочных пород и заполнены ископаемым топливом и ископаемыми синапсидами.
Осадочные породы образуются из мелких частиц, таких как песок, ил, которые осаждаются слоями и со временем окаменевают. «Красные пласты» горных пород, которые составляют большую часть Техаса, а также соседних Нью-Мексико и Оклахомы, представляют одни из самых глубоких залежей пермских пород в мире: их глубина превышает 1000 метров. Отложившиеся в теплой дельте, изобилующей рыбами и амфибиями, более древние породы свидетельствуют о влажном ландшафте, лежащем к югу от экватора. Эти породы – часть совокупности слоев (известных как формации), покрывающих около 86 000 квадратных миль и 225 миллионов лет геологического времени, которые охватывают период с ордовика до поздней перми. Это одно из немногих мест на Земле, где сохранились окаменелости первых из синапсидов.
В предыдущей главе мы познакомились с первыми представителями синапсидов. Почти неотличимые от своих собратьев по линии рептилий, они ознаменовали бесперспективное начало истории. Однако с наступлением пермского периода синапсиды оставили позади свое скромное начало.
Возникли четыре основные группы:
1) маленькоголовые казеиды;
2) длинноносые офиакодонтиды;
3) эдафозавриды-вегетарианцы;
4) плотоядные сфенакодонты.
Вместе этих животных часто называют пеликозаврами – еще одно неудачное название, поскольку оно означает «гребешковый ящер» [44]. Но они определенно не были рептилиями. Термин «пеликозавры» устарел, но все еще широко используется для обозначения этой группы и отличия ее от других групп синапсидов, появившихся позже в пермском периоде. Сейчас это название может показаться вам незнакомым, но, держу пари, вы точно знаете по крайней мере одного пеликозавра.
Многие авторы освещали историю двух печально известных американских ученых-палеонтологов, Эдварда Д. Коупа и Отниела Ч. Марша, и их всепоглощающую страсть к динозаврам. Но в ходе своих «костяных войн» они нашли не просто гигантских рептилий. Коуп был одним из первых белых палеонтологов, исследовавших красные пласты Техаса, и в 1878 году он описал множество ископаемых животных, в них сохранившихся8. Первые «открытия», сделанные европейцами, принадлежали Якобу Боллу, швейцарско-американскому натуралисту, который отправил образцы Копу, но индейцы нашли эти кости задолго до него – например, команчи уже не раз их встречали на территории современной Оклахомы9. Коп назвал множество новых видов ранних рептилий, родственников амфибий и даже двоякодышащих рыб. Но среди его непреходящего наследия – открытие персонажа, который один из немногих ранних синапсидов достиг славы и получил общественное признание.
Этот зверь – диметродон.
Причина, которой диметродон обязан своей известностью, в отличие от прочих пеликозавров, остается в некотором роде загадкой. Вероятно, это как-то связано с его культовой внешностью. Стоит сказать, что это «тот, что с парусом на спине», как в девяти случаях из десяти люди понимают, о ком идет речь.
У диметродона вытянутое и длинное тело, внешне «напоминающее рептилию». Его большая голова полна острых зубов, а на спине – высокий парус, покрытый кожей. Многие впервые знакомятся с ним по мультфильмам: в «Фантазии» вы можете увидеть его, развалившегося у водоема под музыку Стравинского. Как и в эпизодической роли в «Земле до начала времен», где диметродон каким-то образом перенесся более чем на 200 миллионов лет в будущее, чтобы пообщаться с птерозаврами и прогуляться рядом с группой потерянных детенышей динозавров [45]. Конечно, динозавров не было, когда диметродон с товарищами обустраивали свой быт на пермской земле.
Подобно плавнику, у диметродона на спине был причудливый ряд высоких костяных мачт, каждая из которых выступала из позвонков. Эти выступы называются нервными шипами, также известными как остистые отростки, и они есть у всех нас. Протяните руку и пощупайте собственный позвоночник: чувствуете бугорки? Это нервные отростки на каждом из ваших позвонков. У людей они довольно маленькие, но если взглянуть на них у других групп животных, можно заметить, что они различаются по размеру и часто различаются в разных отделах позвоночника. У травоядных животных, таких как коровы и лошади, они наиболее заметны в области плеч. У бизонов они особенно впечатляющие, образуя характерный горб позади шеи. У этих животных отростки предназначены для прикрепления мышц шеи. Если весь день опускать и поднимать голову, чтобы поесть, в итоге вы обзаведетесь мускулистыми шеей и плечами, и эти мышцы должны куда-то крепиться – остистые отростки служат как раз этому делу.
Однако назначение этих отростков у диметродона было предметом жарких споров более столетия. Их форма и расположение – короткие в плечах и бедрах, длинные в середине позвоночника – означают, что они почти наверняка не предназначены для прикрепления мышц, используемых при кормлении, или каких-либо специальных движений, отличных от обычной активности [46]. Отростки посередине могли достигать двух метров в высоту у животного, которое само вырастает более чем на четыре метра в длину, – это намного больше, чем средний трехместный диван. Зачем такому гиганту что-то столь бросающееся в глаза?
Размышляя о назначении этих удлиненных шипов еще в 1886 году, Коп писал: «Трудно представить себе их пользу. Если только животное не вело водный образ жизни и не плавало на спине, этот гребень или плавник, должно быть, мешал активным движениям»10. Он отметил те же странные выступы у других синапсидов. У некоторых, таких как эдафозавр, были не только вертикальные шипы, но и мелкие отростки, которые выступали из них горизонтально под прямым углом.
Животное, должно быть, имело необычный вид. Возможно, тогда его спинной гребень напоминал ветви кустарника и служил для сокрытия в зарослях или в лесу; или, что более вероятно, реи соединялись мембраной с нервным хребтом или мачтой, таким образом служа животному парусом, с помощью которого оно бороздило воды пермских озер11.
Коп воспринял идею мачт буквально, полагая, что такой гребень больше подходит амфибиям, чем наземным существам, и сравнивая животных с кораблями в море. Использование костей позвоночника в качестве мачты с парусом, улавливающим ветер, потребовало бы, чтобы пеликозавры бороздили водные просторы боком. Разумнее предположить, что куда проще научиться плавать, как любое другое животное на планете. Теперь мы знаем, что диметродон определенно жил на суше. И «парус» не имел ничего общего ни с плаванием, ни с ловлей ветра.
Наиболее распространенное объяснение, которое вы услышите, – отростки нужны для терморегуляции. Эта идея возникла в 1940-х годах, и такие тяжеловесы, как Альфред Ромер, поддержали ее как достойную. Теория состояла в том, что диметродон и другие синапсиды были эктотермными, или холоднокровными, как нынешние рептилии. Чтобы согреться, они вставали боком к солнцу и впитывали его тепло. Острые зубы большинства синапсидов с «парусом» означали, что они были хищниками, а тепло позволяло им двигаться быстрее, чем их медлительная добыча. Если синапсидам становилось слишком жарко, они могли отойти в тень, а кровь перекачивалась в парус, быстрее охлаждая зверей.
Использование «парусов» для регулирования температуры, казалось, имело интуитивный смысл. Они даже увеличивались по мере того, как увеличивалось в размерах само животное – такую взаимосвязь с размером тела стоит ожидать, если цель паруса действительно теплообмен. Исследователи тщательно изучили позвоночники диметродона и эдафозавра и даже реконструировали путь кровеносных сосудов (сосудистую систему). В 1986 году исследователь по имени Стивен Хаак пошел еще дальше: вооружившись математикой солнечного излучения, ориентации паруса, конвективного теплообмена и метаболического тепловыделения, он точно рассчитал эффективность паруса диметродона в терморегуляции. Он пришел к выводу, что парус повышал температуру тела в течение дня на 3–6° по Цельсию: «Температура тела неуклонно повышается в интервал, начинающийся примерно через час после восхода солнца и заканчивающегося за час или два до полудня». Как раз к обеду.
Это изменение температуры оказалось куда меньшим, чем рассчитывали другие сторонники гипотезы терморегуляции. «Эффективность паруса не так впечатляет, как можно было бы надеяться», – признал Хаак в своих выводах12. Он также выяснил, что от паруса было очень мало пользы в выделении тепла, поэтому он вряд ли помогал диметродону остыть. Эдафозавр, с другой стороны, казалось, еще меньше использовал парус для повышения температуры. Согласно более позднему исследованию13, те странные горизонтальные выступы эдафозавра, которые так озадачили Коупа, способствовали охлаждению, а не обогреву. Поперечные отростки создавали завихрения в проходящих воздушных потоках, обеспечивая большую площадь поверхности для прохождения воздуха и потери тепла.
Эта и подобные ей теории основывались на множестве предположений о физиологии этих животных. Примечательно, что они были эктотермными, или холоднокровными. То есть у них не было другого способа согреться, кроме как использовать окружающую среду. Современным эктотермам, например ящерицам, необходимо греться, чтобы повысить температуру тела, но из тысяч видов загорающих холоднокровных сегодня ни у одного нет какой-либо колючей структуры на спине, принимающей участие в терморегуляции. Более того, «паруса» также встречались у мелких пеликозавров, несмотря на то что физика теплообмена меняется с размером. Разновидность диметродона Dimetrodon teutonis, например, достигала высоты линейки (примерно 30 сантиметров), и при таких размерах «парус» практически никак не влиял на нагрев или охлаждение тела. Исследовав поперечное сечение шипов в микроскопических деталях, исследователь Адам Хаттенлокер и его коллеги не обнаружили свидетельств того, что какие-либо крупные кровеносные сосуды проходили через «паруса» или вокруг них. Отверстия, которые ранее рассматривались как свидетельство усиленного кровотока, скорее всего, были результатом быстрого роста, а не васкуляризации14. Для объяснения этих необычных структур требовалась другая теория.
В начале 1900-х годов было высказано предположение, что пеликозавры, возможно, отрастили длинные нервные отростки в качестве опорных структур для больших жировых горбов. Горбатые синапсиды, возможно, запасали топливо в виде жировых отложений, скопившихся вокруг их шипов. Эдафозавр, казалось, особенно подтверждал эту гипотезу, поскольку его дополнительные горизонтальные отростки могли обеспечить структуру для толстых соединительных тканей, которые удерживали жировой бугорок и сохраняли его жестким. Вплоть до 1970-х годов некоторые исследователи выступали за такую интерпретацию. В отличие от диметродона, «парус» эдафозавра не становился больше по мере увеличения размеров тела животного, что играло в пользу теории.
Однако начали накапливаться доказательства против горбатой гипотезы. Ученые исследовали некоторые другие группы животных с большими нервными отростками. Даже диметродон и эдафозавр, какими бы похожими они ни были, были лишь отдаленными родственниками, происходящими от двух разных групп пеликозавров. Диметродон принадлежал к плотоядным сфенакодонтам, в то время как эдафозавр дал свое название травоядным эдафозавридам. Структура позвоночника развилась в результате конвергентной эволюции, она не была унаследована от общего предка. Обычно мы говорим о конвергентной эволюции, когда разные животные пытаются решить одни и те же проблемы выживания, поэтому логично предположить, что отростки на спине этих животных служили одной и той же причине.
Кроме того, «паруса» встречались и у некоторых динозавров, таких как спинозавр и уранозавр. И у них это жировые отложения? В 1998 году исследователь по имени Джек Боумен Бейли утверждал, что да. В своей статье на эту тему он указал на форму спинных отростков динозавров и сравнил их с ныне живущими зверями, утверждая, что строение динозавров походило на строение современных бизонов15. Кроме того, в поддержку своей идеи он указал на окостеневшие сухожилия в окаменелостях уранозавра. Эти сухожилия проходили между задними отростками и превратились в кость, делая конст�
Скачать книгу
BEASTS BEFORE US By Elsa Panciroli
© Elsa Panciroli, 2021
This translation of BEASTS BEFORE US is published by Limited company «Publishing house «Eksmo» by arrangement with Bloomsbury Publishing Plc.
В оформлении обложки использованы иллюстрации: KUCO, Arthur Balitskii, Vorobiov Oleksii 8, Arthur Balitskii, Vanilin Ka / Shutterstock / FOTODOM
Используется по лицензии от Shutterstock / FOTODOM
© Сысоева И., перевод на русский язык, 2023
© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2024
Вступление
Раз вы читаете эту книгу, мне, вероятно, не нужно уверять вас, что ископаемые интересны – но есть ли от них какая-то польза? Палеонтология – динозавр среди наук? Могут ли старые кости предоставить информацию, актуальную для современного мира?
Когда я только поступила в магистратуру по палеонтологии, наша первая лекция началась с цитаты, приписываемой ученому и лауреату Нобелевской премии Эрнесту Резерфорду: «Есть одна наука – физика. Все остальное – коллекционирование марок». Угадайте с одного раза, какой наукой он занимался. Мой профессор – сам автор множества книг по палеонтологии – провел занятие, приводя множество причин, по которым изучение окаменелостей можно считать не просто хобби. Я помню, что была озадачена: мне бы и в голову не пришло, что кто-то ставит некоторые науки выше других.
Бытует мнение, что палеонтология – это просто изучение кучки костей. И годится она разве что для развлечения детей, которые с восторгом читают о пыльных камнях, добытых в Бесплодных землях людьми в широкополых шляпах. Другие считают, что эта наука полностью посвящена динозаврам. «Я знаю одного ребенка, он был бы рад с тобой познакомиться!» – мне приходится часто такое слышать. Как мило, отвечаю я, но, может, вы знаете кого-нибудь взрослого, с кем можно побеседовать?
Ископаемые уникальны, они позволяют проникнуть в глубочайшие истоки жизни на Земле. Они дают ответы на вопросы, на которые никогда не смогут ответить молекулы. Сначала кости и зубы рассказывают о присутствии или отсутствии организмов – когда появились и исчезли определенные группы (или, по крайней мере, в какой период они точно жили) и где они обитали. Затем они дают нам информацию о таксономии, о том, как различные группы связаны друг с другом, помогая нам понять взаимоотношения животных. Окаменелости могут поведать о том, насколько разнообразными были животные и растения в разные времена и как менялась окружающая среда, в которой они обитали. Благодаря им мы можем наметить путь, проделанный эволюцией: когда естественный отбор крался на цыпочках, а когда летел вперед огромными скачками. Мы можем составить схемы колебания климата и атмосферы, кислотности и температуры океана, а также функционирования и плодовитости экосистем. Вся эта информация помогает нам распознавать эволюционные паттерны, наблюдаемые в глобальном масштабе. Поскольку мы уже живем в эпоху, по праву названной шестым массовым вымиранием – природной катастрофой, вызванной деятельностью человека, – ученым как никогда важно знать, как планета и организмы реагировали на вымирание в прошлом и, что куда важнее, как они восстанавливались.
Но палеонтология этим не ограничивается. Старые кости могут рассказать нам, как когда-то передвигались вымершие животные. Как они прокладывали свой путь по нашей планете: бежали, прыгали или же скользили? Какова была их роль в окружающей среде, в их экологии? Такого рода информация выводилась на протяжении веков путем изучения скелетов, но теперь мы получаем огромные наборы данных о формах костей и тут же проверяем эти гипотезы математически. Мы даже позаимствовали несколько инженерных приемов, используемых для проверки прочности строительных материалов, и применили их к окаменелостям. Методы и результаты этих новых исследований находят применение в медицине и ветеринарии, в охране природы и экологии и, конечно же, в наших знаниях о том, что было до нас.
Если в ваших глазах образ палеонтолога по-прежнему ассоциируется с Индианой Джонсом [1] – или даже Россом из «Друзей», – вы сильно ошибаетесь. Забудьте о хлыстах, настоящие палеонтологи носят с собой только ноутбук. Шляпа им, может, и понадобится в полевой работе, но большинство все же предпочтут удобное офисное кресло, поскольку большую часть своей жизни проводят за компьютером. Кодирование – жизненно важный инструмент в наборе специалиста, позволяющий собирать огромные объемы информации и статистически ее анализировать. Палеонтологи набирают код так же непринужденно, как все остальные – текстовые сообщения. А проведение компьютерной томографии стало почти такой же рутиной, как вылазка за кофе в перерыв.
Сегодня наука о вымершей жизни как никогда изменилась. Как раз по этой причине я и пишу эту книгу. Статистические методы анализа больших объемов данных и компьютерная томография окаменелостей открыли совершенно новые области исследований. Соответственно, наши знания вырвались за границы простого пера, бумаги и острого глаза. Роль женщин наконец-то получает признание. Путь достижения гендерного и прочего разнообразия в палеонтологии (как и в других науках) еще только начинается – среди нас по-прежнему много белых и выходцев с Запада. Но все чаще странами, где делаются самые новаторские открытия, становятся не Европа и Америка, а Китай, Мадагаскар, Южная Африка, Аргентина, Бразилия. Исследователи из этих стран сами изучают свое ископаемое наследие, вместо того чтобы отдавать его в музеи за рубежом, как это было когда-то.
Однако моя главная задача – прояснить историю млекопитающих. Вы, возможно, думаете, что знаете, откуда они берут свое начало, но, полагаю, вы будете удивлены. Если вы считали, что все началось с вымирания нептичьих динозавров, подумайте еще раз. Если вы верили, что млекопитающие – пушистые комочки – просто крутились под ногами динозавров в ожидании, пока их кто-нибудь слопает, то глубоко заблуждаетесь. Если вы повторяли байку о том, что млекопитающие происходят от рептилий, вымойте рот с мылом. У нас, млекопитающих, своя родословная. Наша ветвь тянется отдельно, своей анатомией и физиологией связывая нас с первыми позвоночными на суше. Давным-давно мы оказались в совсем не райском саду, и у нас все получилось.
Я хочу рассказать вам ту часть истории млекопитающих, которую вы никогда не слышали. Невозможно познакомить вас с каждым животным, группой, местом и исследователем в истории млекопитающих – да вам бы и не понравилось, если бы я попыталась. Потому я предпочла шведский стол из самых лакомых кусочков. Я продемонстрирую удивительные открытия и ключевые повороты в эволюции млекопитающих и представлю некоторых талантливых исследователей, которые изменили наше представление о мире. Вам предстоит встреча с выдающимися персонажами и поездка в удивительные места. Я особенно хочу пригласить вас в Шотландию, чтобы показать, что привнесли в общую картину развития млекопитающих наши открытия на Западных островах и как они связаны с умопомрачительными окаменелостями, найденными в таких местах, как Китай и Южная Африка.
Мы отправимся в удивительное путешествие по эволюции млекопитающих.
Это приквел. Нерассказанная история.
Глава первая
Остров туманов и лагун
Cha b ’ ann gus a-rithist a thuig mi na tr ì mionaidean sin a bhi nan triallfarraige, bho sheann chreagan E ò rpach gu f ì or chreagan à rsaidh Aimeireaga. An d à th ì r mh ò r air am br ù thadh ri guailibh a-ch è ile, gus gleann a dh è anamh de chuan. Air a bhith air taobh thall a ’ chaolais, taobh na Morbhairne, taobh À ird nam Murchan. Bha mi, a-nis, air an t ì r eile.
Только позже я поняла, что это путешествие к морю на самом деле было паломничеством – от старых скал Европы к древним скалам Америки. Два континента прижались плечом к плечу, образуя океанскую долину. Стоя между Морверном и Арднамерханом, я словно оказывалась в другой стране.
Мэри Энн Кеннеди. Долина
Я затолкала свою сумку как можно глубже под валун, укрывший клочок травы от ливня. Пролезть под него самой мне бы никак не удалось, потому я втиснулась с подветренной стороны скалы. Я натянула оба капюшона – один от непромокаемой куртки, а другой от дополнительного непромокаемого пальто, – стараясь прикрыть свою промокшую серую шляпу. Сняв перчатки, я выжала их прямо на известняковую дорожку, наблюдая, как вода каскадом стекает в трещины, спускающиеся к морю.
Это был последний день полевых работ на острове Скай, самом большом из островов Внутренних Гебрид, изумрудной россыпью расстилающихся вдоль западного побережья Шотландии. На гэльском языке это место называется Островом туманов1. В тот день облака нависли так низко, что полностью проглотили горный хребет Куиллин. Виднелись только их каменные ступни, угрюмо погруженные в неспокойные воды озера Лох-Скавейг.
На берегу двое мужчин колотили по камню большими молотами. Каменные осколки разлетались во все стороны, как шальные пули. Потому-то я и сидела здесь, наверху, пытаясь не попасть под эти осколки. Один мужчина поджал под себя ноги, сидя в поднимающейся луже воды, которую дождь нещадно заполнял, не видя краев. Другой согнувшись стоял, его одетая в гортекс фигура мерцала пленкой влаги, пока он дробил камень.
Это мои коллеги, Роджер Бенсон и Стиг Уолш. Бенсон высокий и, как и я, всегда растрепанный: его темным волосам явно не помешала бы стрижка. У него неутомимый ум и невероятная способность обсуждать науку с чувством юмора. Студент-физик, ставший палеонтологом, он начал свой карьерный путь с мегалозавра, первого динозавра, получившего название, но интерес к вопросам эволюции животных обусловил его убийственное внимание почти к каждой группе позвоночных, будь то рыбы, птицы или млекопитающие. Уолш довольно своеобразный. Он специалист по эволюции мозга и органов чувств и к тому же бегун, обычно в гору и босиком, хотя он всегда обут, когда каждый обеденный перерыв покидает наш офис, оббегая холм Трон Артура. Его жизнь так полна злоключений, странных профессий и удивительных хобби, что я даже ненадолго задумалась бросить эту книгу и вместо нее написать его биографию. Его истории всегда начинаются с пространных размышлений вроде: «Ядерный реактор устроен совсем не так, как вы думали». А еще он единственный известный мне человек, которого во сне покусали улитки.
Это был последний день нашей ежегодной полевой работы на юге Ская. По большей части нам везло, и мы каждый вечер возвращались в наш арендованный коттедж не только с новыми окаменелостями для изучения, но и потрясным загаром. Но в последний день погода переменилась. Мы вернулись на берег, чтобы «прибраться» за собой: сточить края пилами по камню, оставляя поверхность, которая через несколько лет, при наличии слегка кислой дождевой воды и активной колонизации ракушками и водорослями, будет почти незаметна. Таким образом мы оказываем минимальное долгосрочное воздействие на территорию – важное условие, выдвинутое Шотландским фондом природного наследия, поскольку это побережье представляет собой участок особого научного значения (система, называемая SSIS, от англ. Site of Special Scientific Interest). Мы тщательно отбираем только те находки, которые скорее всего окажутся значимыми. А время нашего пребывания на побережье рассчитано так, чтобы не мешать сезону размножения диких птиц, часто посещающих этот район, включая великолепных гебридских морских орлов. Все-таки нам интересна судьба не только мертвых.
Я помню полевой сезон, когда впервые встретилась со всеми. Я вошла в уютный арендованный домик, где меня встретили члены моей новой команды, собравшиеся у пылающего камина. Запах сырой одежды и древесного дыма заполнял воздух. Еда уже ждала моего приезда – ужинала я с миской на коленях, свернувшись калачиком в потертом кожаном кресле.
Мы проводили вечера, попивая торфяной виски и дешевое вино и обсуждая, как выявить временные закономерности разнообразия четвероногих, – да, палеонтологи совсем не умеют веселиться. В нашей группе собрались представители самых разных институтов и организаций: Уолш – старший куратор отдела палеобиологии в Национальном музее Шотландии и младший научный сотрудник Эдинбургского университета. Он же был моим научным руководителем в докторантуре. Бенсон каждый год отправлялся на север от лаборатории факультета наук о Земле Оксфордского университета. Другим нашим товарищем по команде был Ричард Батлер из Бирмингемского университета, рыжеволосый гигант, который никогда не расставался с биноклем для наблюдения за птицами. Каждый год к нам присоединялись студенты и аспиранты-исследователи. Бенсон и Уолш посещали Скай в течение шести лет, когда я начала с ними работать. После десяти лет полевых работ они каждый раз заверяли, что теперь уж точно тут нечего собирать, однако открытия продолжались, а мы все больше узнавали про остров и его секреты.
Бенсон, Батлер и я выше ста восьмидесяти сантиметров ростом, из-за чего, возможно, у нашей группы наибольший средний рост среди всех палеонтологов в Соединенном Королевстве. Мы – команда гигантов в поисках карликов: мельчайших окаменелостей позвоночных животных, скрытых в сером известняке Ская. Млекопитающие и саламандры, ящерицы, черепахи и птерозавры. Возможно, парочка динозавров. Все они населяли пресноводную экосистему 166 миллионов лет назад, когда Скай представлял собой сеть теплых лагун.
Мы допили свой виски и принялись планировать утреннюю прогулку к скалам.
В мою первую поездку на Скай тоже не обошлось без дождевых туч. Мне было 12, когда моя семья упаковалась в машину и отправилась на побережье. В то время мы жили на берегу озера Лох-Несс, и дорога на Скай вела через впечатляющие горы Шотландии. Конечно, ни одну из них невозможно было рассмотреть из-под плотной завесы тумана, заполняющей собой все долины.
Мои родители подняли большой шум из-за недавно построенного моста из Кайл-оф-Лохалш в Кайликин, соединяющего материк с островом. Они вспоминали старый автомобильный паром, который теперь ходит только для любопытных туристов и ностальгирующих местных жителей, и размышляли, как теперь изменится жизнь для жителей острова. В их отношении к новшеству сожаления было ничуть не меньше, чем одобрения, что, собственно, привычно, когда дело касается улучшений транспортного сообщения в Шотландии.
Когда колеса нашей машины коснулись острова Скай, мы будто погрузились под воду. Дождь не шел, он просто существовал везде и сразу. За время нашей однодневной поездки мы почти ничего не увидели, кроме всепроникающего красновато-коричневого мрака, беспрестанно сопровождающегося звуком бешено бьющихся дворников на ветровом стекле. Папа, заядлый скалолаз, рассказывал о невероятных вершинах горного хребта Куиллин, которые, как он клялся, были «прямо там», сразу за облаками. Я рассеянно всматривалась в темноту за окном.
Вот тогда-то я и увидела его на заборе у обочины: силуэт с крючковатым клювом. Жнец кроликов. Гигантские крылья, сложенные над его дубово-коричневой спиной, выглядели как запертые на засов ворота. «Там беркут!» – воскликнула я, прижимаясь носом к стеклу. Машина пронеслась мимо него прежде, чем кто-либо еще смог его разглядеть.
Мама спросила, не просто ли это канюк. Нет, это точно был беркут: первый, которого я видела, такого не спутаешь с обычным канюком. Царь среди пернатых хищников. Гигант птичьего мира.
Мой первый динозавр на Скае.
Двадцать лет спустя я стояла на берегу полуострова Троттерниш в северной части Ская, своими зелеными туристическими ботинками в отпечатке ног динозавра юрского периода. Я была в месте под названием Руба-нам-Братайреан, неподалеку от Стаффина: самого дальнего [2] уголка, где находили следы динозавров в Великобритании. Я спустилась на берег в поисках окаменелостей с командой из Эдинбургского университета, дорогу нам показал местный эксперт по ископаемым Дугалд Росс. Земледелец и строитель, Росс вырос на Троттернише. Когда мы поравнялись на скользкой грязной тропинке, я поприветствовала его на гэльском, его родном языке, который я знаю постыдно мало для горянки. Скупо и пространно он начал рассказывать историю своей жизни.
Будучи подростком, Росс сделал много археологических открытий в забытых поселениях на острове. Наконечники стрел, которые, как когда-то считалось, вырезали феи, восходили к самым древним поселенцам Внутренних Гебридских островов. Вдохновленный этими находками и богатым местным наследием, Росс заявил права на заброшенное однокомнатное школьное здание рядом со своим домом и сказал своему отцу, каменщику, что восстановит его и построит первый на острове музей. Отец Росса почесал подбородок и покачал головой, оставляя своего сына на попечение безумных мечтаний, так свойственных молодым людям.
Целую жизнь спустя музей Дугалда Росса все еще стоит. Это одноэтажное сооружение с каменными стенами, расположенное на обочине дороги. Внутри побеленный камень, а воздух оставляет привкус ржавчины на кончике языка. Музей заполнен с любовью собранными фрагментами истории Ская. Сельскохозяйственная техника, извлеченная из придорожных канав или торфа. Стеклянные бутылки, посуда с цветочными орнаментами и измерительные инструменты, ржавая ловушка для кротов. И окаменелости самых разных размеров.
Помимо своих археологических сокровищ, Росс обнаружил несколько значительных окаменелостей юрского периода на острове Скай (самая первая окаменелость динозавра на Скай была найдена Маттиасом Метцем, немецким коллекционером ископаемых). Среди них были фрагменты динозавров и их двоюродных братьев, морских рептилий. С тех пор он неоднократно публиковался вместе со своим другом и коллегой Нилом Кларком, куратором Хантерианского музея в Глазго. За последние 20 лет Росс и Кларк описали кости и следы ног, найденные вдоль сильно разрушенной береговой линии северного Ская. Позже Росс начал работать с исследователями из Эдинбургского университета, и вот так я познакомилась с ним в тот солнечный весенний день.
Пока мы шли к Руба-нам-Братайреан, Росс сказал мне, что название этого места означает «Братский Мыс». По его словам, за этим названием стояли две истории: либо место было названо в честь жившего там монаха, либо в честь трагической смерти брата местного рыбака. «Так и какая же из них настоящая?» – спросила я. Как обычно бывает с топонимами, трудно отделить их буквальное происхождение от поэтического. Улыбнувшись в усы, Росс предложил выбрать ту историю, которая мне больше по душе [3].
Английские палеонтологи-любители хорошо знакомы с участками английского побережья, богатыми ископаемыми. Следуя тенденции, идущей еще от викторианских натуралистов, они бродят по берегам в поисках аммонитов, белемнитов [4] и редких морских рептилий или динозавров. В Шотландии побережье юрского периода гораздо менее цивилизованно. Побродить по пляжу не получится, да и спокойной прогулки ожидать не стоит. Северное побережье Ская, подобно выступу на краю Земли, врезается в соленый пролив Минч, холодный морской путь, проходящий между Гебридскими островами и материком. У подножия этих утесов вода бьется о песчаник, с зимней яростью отрывая от него куски и швыряя их вдоль берега, словно впав в первобытную ярость.
Светило солнце, и даже море успокоилось, когда наша команда отправилась на берег. Здешние раскопки сильно отличались от нашей работы с основной командой на юге Ская. На Троттернише мы карабкались по массивным валунам из песчаника, как муравьи по кубикам сахара. Окаменелости позвоночных очень редки на севере острова, и в большинстве случаев мы возвращались ни с чем, только исцарапанные колени и обветренные щеки напоминали об очередном неудачном дне. На большей части побережья нет даже аммонитов, которые компенсировали бы заядлым охотникам за ископаемыми часы, проведенные в поиске.
Росс провел на этих береговых линиях немало лет. Хотя его находки важны для шотландской летописи окаменелостей – и по праву принесли ему премию Мэри Эннинг от палеонтологической ассоциации в знак признания его достижений, – численно они невелики по сравнению с той же Англией, на чьих берегах без конца находят что-то новое. Но каким бы тяжелым ни был поиск окаменелостей, он стоит своей награды. Дома каждая находка становится сокровищем.
Геология Ская уникальна. Большая часть острова покрыта слоем вулканических пород – плохая новость для палеонтологов, потому что в них почти никогда не встречаются окаменелости. Камни, которые нам нужны, находятся под этим слоем, лишь самим своим кончиком касаясь моря по краям острова. Они осадочные и образовались, когда водные пути сбросили груз песка, щебня и глины, вымытые с возвышенностей вверх по течению. Большинство слоев относятся к среднеюрскому периоду, называемому батским ярусом, около 166 миллионов лет назад, хотя сохранились несколько более молодых и старых участков породы, разбросанных тут и там, как потерянные монетки. Эти осадочные породы и вулканический покров, который их венчает, не только визуально ошеломляют, но и рассказывают невероятную историю миллионов лет формирования, разрушения и развития ландшафта.
Если посмотреть на карту нашей планеты такой, какой она была в средней юре, рисунок континентов явно намекает на их нынешнее положение. Британские острова были частью цепочки островов, расположенных на той же широте, что и современное Средиземное море, а омывали их богатые жизнью воды. Они соединяли теплый тропический океан Тетис на юго-востоке с холодным Бореальным океаном на севере. Как и в сегодняшних аналогичных морских местообитаниях, в этой зоне смешения горячей и холодной воды образовался бульон из питательных веществ, который был переполнен жизнью. Эти богатые морские экосистемы сохранились в палеонтологической летописи некогда затопленного европейского континента.
Эти острова юрского периода были покрыты пышными зарослями папоротников, саговников и густым хвощом. Было теплее, чем сегодня, и субтропически влажно. На возвышенностях склоны холмов покрывали хвойные леса. Не было ни трав, ни цветов, потому что ни то ни другое еще не эволюционировало, но саговники и похожая на них группа вымерших растений, называемых беннеттитовыми, производили своего рода плодовые тела, которые привлекали стаи скорпионниц и златоглазок, а те, в свою очередь, – мелких позвоночных животных, таких как млекопитающие и ящерицы, которые ими питались.
Как и сегодня, Скай тогда был зажат между высокими холмами материковой Шотландии на востоке и хребтом Внешних Гебридских островов на западе. В течение средней юры Скай поднимался и опускался в такт беспокойному смещению тектонических плит. Иногда ландшафт обнажался, создавая богатые наземные среды обитания вперемежку с лагунами. В другое же время море вновь его поглощало. В результате породы чередуются по своему характеру и содержанию. Слои следов запечатлены на открытых прибрежных равнинах наряду с костями динозавров, птерозавров и более мелких рептилий, таких как крокодилы и черепахи, а также мелкими млекопитающими и саламандрами. Другие слои усеяны спиралями аммонитов и белемнитовыми снарядами, а также рыбами и морскими рептилиями, включая плезиозавров и ихтиозавров: обитателями богатого мелководья.
На протяжении мезозоя – 150 миллионов лет, которые составляют триасовый, юрский и меловой периоды, горные породы продолжали формироваться и разрушаться в ходе обычных геологических процессов. В конце мелового периода, 66 миллионов лет назад, вызванное астероидом массовое вымирание, уничтожившее невероятные группы рептилий, например нептичьих динозавров (а также аммониты и других представителей экосистем Земли), не обошло стороной Шотландию. Выжившие, включая млекопитающих и птиц, вновь заселили ландшафт новой эры – палеогенового периода.
Однако для экосистем Гебридских островов по пятам за космическим камнем последовала другая катастрофа. Около 55 миллионов лет назад Европа и Северная Америка находились в эпицентре беспорядочного тектонического разлома. Пробыв вместе полмиллиарда лет [5], они начали отдаляться друг от друга. По краям сдвигающихся плит рыдали вулканы. Остатки этих магматических очагов можно увидеть на западном побережье Шотландии в таких местах, как полуостров Арднамерхан, – по сути, это жерла гигантского вулкана, высовывающиеся из моря. Горы Куиллин – еще один пережиток тех времен. Вулканы извергли свое содержимое на Внутренние Гебридские острова и поглотили мезозойские отложения и содержащиеся в них окаменелости темным твердым базальтом.
Добравшись до берега на Троттернише, наша команда приступила к поискам. Мы уже знали, что там были следы, обнаруженные в прошлом году и готовые к дальнейшему изучению. Я никогда раньше не видела следов динозавров «в дикой природе». На что стоит обращать внимание? Сначала следы напоминали случайные каменные лужи, но вскоре закономерность стала очевидной: левая и правая ноги ритмичной поступью отпечатались на каменной платформе. Мое сердце заколотилось. Было чувство, похожее на то, когда вы добираетесь до лесной тропинки и вдруг видите отпечаток лапы на земле – кто-то прошел этим путем до вас. В данном случае этим кто-то был динозавр, а «до» насчитывало более 166 миллионов лет. Я шла по отпечаткам, ставя на них ноги. Круглые отверстия размером с футбольный мяч, треугольные вмятины поменьше. Шагнул сюда, остановился, перенес свой вес на пятки, так глубоко они врезались в землю. Сценические указания для призрака.
В задумчивости смотря на север, я любовалась водопадом, низвергающимся с плоских полей над крутым обрывом Килт-рок. Эти эффектные пейзажи считаются одними из самых знаковых в Великобритании. Старик Сторр – вертикальный базальтовый палец, указывающий в небо со склона холма, – воплощает собой визуальный синоним того чарующего воспоминания, которое Шотландия оставляет в сердцах своих посетителей (он также появляется во многих фильмах и на телевидении, включая блокбастер Ридли Скотта «Прометей»). Я находилась сразу в двух Шотландиях: на Скае эпохи сурового антропоцена, где мои коллеги спешно натягивали капюшоны, когда дождевые облака решили опорожниться; и на Скае времен теплого бата, где стадо травоядных завроподов пробиралось через солоноватую лагуну под солнцем юрского периода, направляясь за пышной растительностью на соседний островок.
К счастью, Шотландский фонд природного наследия обеспечил надежную охрану Ская, признавая геологическую уникальность острова с помощью своей системы SSIS, включая участок моей команды на юге. В 2019 году правительство Шотландии подписало приказ об охране природы Ская, предусматривающий усиленную правовую защиту от неофициального сбора окаменелостей. Это должно сдерживать тех, кто хотел бы украсть наследие нашей страны ради наживы, нанося при этом ущерб ландшафту.
Исследования закономерностей эволюции в мезозое показывают, что многие основные группы животных на нашей планете могут проследить своих прямых предков до средней юры, на который пришелся всплеск в разнообразии. Эта закономерность справедлива для динозавров – например, знаменитых длинношеих завроподов и двуногих тероподов – и птиц, чье ветвистое генеалогическое древо также восходит к этому периоду. То же самое верно для млекопитающих, а также морских и летающих рептилий. Глядя на диаграммы происхождения животных, создается впечатление, что кто-то заложил бомбу в центре юрского периода и ее ударная волна накрыла остальную часть мезозоя.
На Троттернише окаменелости встречаются не так уж часто и, честно говоря, не сильно впечатляют на вид. Но их возраст дает им очки форы. Ископаемые средней юры не только относятся к ключевому периоду эволюционной истории, но и чрезвычайно редки. Это означает, что, хотя находки на Скае на первый взгляд не так привлекательны [6], они хранят ценную научную информацию для исследователей. Все, что вам нужно, – это технология и знания, чтобы эту информацию извлечь.
К концу дня команда нашла несколько интересных фрагментов и даже наткнулась на новую цепочку следов. Постепенно из этих разрозненных фрагментов мы складывали картину доисторической Шотландии. Каждый кусочек пазла помогает нам яснее увидеть среднюю юру и понять, что послужило причиной такого взрыва разнообразия жизни на Земле.
Хотя следы динозавров легко попадают в заголовки статей, эти животные дают лишь частичную картину экосистемы, в которой они обитали. Представьте, что вы пытаетесь изучить луга Серенгети, но наблюдаете только за львами и антилопами гну. Или хотите исследовать тропический риф, но изучаете только акул. Какими бы замечательными ни были эти существа, чтобы по-настоящему понять экосистему и то, как она функционирует, мы должны исследовать мельчайших обитателей, которые часто играют ключевую роль.
Как и большинство палеонтологов, я начинала свою карьеру с мыслью, что нет существ более захватывающих, чем гиганты ледникового и колоссальные рептилии мелового периодов. Вскоре я поняла, что самый смак кроется как раз таки в мельчайших формах жизни.
Мезозойские млекопитающие – одна из таких ключевых групп. Несмотря на их, как правило, незначительные размеры во времена динозавров, их эволюционный путь – это путь не отступления, а наступления. Они как нельзя лучше воспользовались моментом. Более того, когда я начала свой путь в науку, то увидела, что их небольшой размер был лишь кратким мигом в гораздо более длинной и сложной истории. Они были главными участниками в зарождении современных экосистем, а задолго до этого первыми приобрели новые особенности, например исключительно травоядное и гиперплотоядное поведение. Их семейный альбом насчитывает множество разворотов и неожиданных родственников из давно потерянного мира.
Эта ветвь древа жизни претерпела одно из самых радикальных изменений. Их история наполнена эволюционными эвриками, достойными нашего внимания и благоговения.
Глава вторая
Ничуть не примитивный утконос
– В этом-то и прелесть, – сказала Кенгуру. – Утконосы настолько образованны и умны, что никто не пытается их понять; а они и не ожидают, что кто-то поймет.
Этель Педли. Дот и кенгуру
Лондон, 1824 год. Стоял холодный февральский день. Завернувшись в длинный черный плащ и поплотнее обмотав шарф вокруг шеи, преподобный Уильям Бакленд вошел на Бедфорд-стрит, 20. Его цилиндр скрывал залысины, хотя ему было всего 40 лет. Каштановые глаза с тяжелыми веками разглядывали вестибюль из-под оправы очков. Простые черты лица Бакленда противоречили его исключительной эксцентричности: удивительно, что он не въехал в здание верхом, как он не раз делал, когда читал лекции в Оксфордском университете. Но сегодня все было донельзя серьезно. Под мышкой у него были бумаги, подготовленные к его первому выступлению в качестве нового президента Геологического общества Лондона.
Преподобный готовился представить миру первого динозавра.
Сообщение Бакленда о мегалозавре, или Большой ископаемой ящерице из Стоунсфилда, стало ключевым в истории палеонтологии. «Я вынужден представить Геологическому обществу… части скелета огромного ископаемого животного, – сказал он. – Зверь, о котором пойдет речь, сравнился бы по высоте с нашими самыми крупными слонами, а по длине лишь немногим уступает самым крупным китам»1.
Геологи того времени знали, что Стоунсфилдский сланец, в котором обнаружили эти кости, существовал до появления человечества – в так называемые допотопные времена. Но не было никакой связной теории эволюции или признания факта вымирания, чтобы объяснить их существование. Открытие огромных костей в древних породах изменило мир. В последующие годы было найдено еще больше окаменелостей, принадлежащих подобным огромным рептилиям. Мегалозавр стал одним из первых существ, которых анатом сэр Ричард Оуэн позже титуловал «страшными ящерами», или динозаврами.
Викторианский мир охватила мания, особенным спросом пользовались рептилии. Скульптуры ящеров установили на территории Хрустального дворца в Лондоне, где в 1851 году проходила Всемирная выставка. В ознаменование этого события в открытом корпусе одной из скульптур был устроен ужин, приглашение на который гостям разослали на искусственных крыльях птеродактиля [7]. К концу девятнадцатого века публичные разборки между американскими палеонтологами, охотящимися за новыми образцами, привели к тому, что в западной культуре прочно обосновались динозавры и мужчины, их изучающие (были и женщины, но их вклад до недавнего времени оставался недооценен; мы вернемся к этому вопросу позже).
Но в Стоунсфилдском сланце нашли кое-что еще – останки гораздо более хрупкого зверя. Бакленд объявил о находке и второго животного, куда более скромного, чем гигантская ящерица-сожительница. Потягаться размерами с китом ему не по силам, да и забраться на скульптуру такого зверька ради ужина не представлялось возможным. Хотя ему не удалось поразить общественное воображение, среди ученых он был «не менее экстраординарным», чем гигантская рептилия, – на самом деле находка была настолько удивительной и противоречивой, что, по словам Бакленда, ему «следовало бы поколебаться, объявляя о таком факте, поскольку это случай доселе уникальный»2.
Поразительным ископаемым оказалась челюсть млекопитающего.
Одним знойным летним днем почти 200 лет спустя я держала эту окаменелую челюсть в руках. Сейчас она находится в коллекции Музея естествознания Оксфордского университета. Я сидела за поцарапанным столом в тени высоких шкафов из темного дерева. В прохладной комнате витал слабый запах консерванта, напоминающий запах жидкости для снятия лака. Большое окно выходило на толпу посетителей снаружи. Они сновали туда-сюда, как пчелы в улье. Даже сегодня мы по-прежнему любим поглазеть на кости динозавров и других вымерших животных, а Оксфордский музей богат окаменелостями. Со времен Бакленда были собраны сотни костей динозавров, и как для взрослых, так и для детей увидеть их огромные скелеты – захватывающее и трогательное зрелище.
Этажом выше я переживала ничуть не меньший восторг. Челюсть, которую Бакленд стеснялся показать, всего около двух сантиметров в длину. Кость капучино-коричневого цвета немного темнее окружающей ее породы, мелкозернистой и цвета пыли, усеянной маленькими белыми точками. В моей горячей ладони она казалась шероховатой. Музейные специалисты тщательно соскребли породу вокруг челюсти, обнажив края кости, утопленные в камне. Зубчики крошечные, как зернышки кускуса. Они подчеркивают глубоко посаженную челюсть. Часть кости была удалена, чтобы обнажить тянущиеся вниз корни зубов, способные пережить не один год постоянного кусания и пережевывания.
Типичная челюсть мелкого млекопитающего. Она могла бы принадлежать современному ежу или опоссуму, идеальная для хватания и раздавливания насекомых. Что в ней противоречивого? Дело заключалось не в самом ископаемом, а в камне, в который оно заключено. Он морской и слишком старый, в нем не должно быть костей млекопитающих. Как, черт возьми, они туда попали?
Стоунсфилдский сланец в Оксфордшире, в котором были найдены мегалозавр и челюсть млекопитающего, добывался для изготовления черепицы по меньшей мере с 1640 года. Камень выкапывали летом и на зиму оставляли на земле, где его смачивали и оставляли раскалываться по швам из-за растущих кристаллов инея3. Наряду со строительными материалами, в породах Стоунсфилдского месторождения добывались и кости древних животных.
До Бакленда было найдено еще несколько челюстей млекопитающих. На самом деле первая челюсть была обнаружена около 1764 года, но владелец понятия не имел о ее значении, вероятно, предполагая, что она принадлежала маленькой рептилии. Эта челюсть переходила от одного владельца к другому, пока не оказалась в музее Йоркширского философского общества, где была вновь открыта гораздо позже. Тем временем было обнаружено еще несколько челюстей, но только после того, как одна из них была передана Бакленду, на ее поразительные странности наконец обратили внимание.
Бакленд не боялся странностей – он сам был странностью. Он много путешествовал по всей стране, часто надевая академическую мантию на полевые работы. Родившийся в семье настоятеля Англиканской церкви в приходе Девоншира, Бакленд с детства ходил с отцом на местные каменоломни. Там он погрузился в мир окаменелостей, особенно спиральных раковин аммонитов4. Несмотря на стремление изучать богословие, Бакленда всегда тянуло к миру природы. На протяжении всей своей жизни он удивлял людей своими эксцентричными манерами и диковинным домом, полным животных, как искусственных, так и живых. Однажды он лизнул церковный пол, только чтобы убедиться, что лужа на нем действительно была мочой летучей мыши. И все же даже такой непредубежденный человек, как Бакленд, с трудом понимал несочетаемость найденных челюстей.
Хотя геология все еще находилась в зачаточном состоянии, были выявлены ключевые механизмы, которые будут иметь решающее значение в понимании того, как окаменелости рассказывают историю своей жизни. В Шотландии в конце 1700-х годов прозорливый геолог Джеймс Хаттон изменил общепринятое представление о геологическом времени, выявив мучительно медленные процессы, которые формировали, размывали и преобразовывали горные породы. Примерно в то же время английский землемер Уильям Смит начал замечать, что горные породы залегают в узнаваемой последовательности слоев и что наличие определенных окаменелостей можно использовать для различения в остальном похожих на вид пластов. Он использовал этот принцип для сопоставления последовательностей горных пород по всей стране, составив первые геологические карты, в том числе карту Англии в 1815 году.
Пока Смит составлял карту Англии, французские исследователи пришли к тем же выводам во время работы над образованиями вокруг Парижа. Концепцию, согласно которой окаменелости можно использовать для сопоставления и определения возраста горных пород, мы сейчас называем биостратиграфией, и она остается важнейшим механизмом геологии и палеонтологии. С этим новым пониманием началась гонка описания стратиграфии как известных, так и «новых» [8] земель.
Английский сланец Стоунсфилда залегал среди оолитов, или яичных камней, пород, получивших свое название из-за текстурного сходства с рыбьими яйцами. Оолиты принадлежали к тому, что тогда было известно как средневторичный период по старой геологической системе, которая признавала древнейшие первичные породы (то, что мы сейчас называем палеозоем), затем вторичные породы поверх них (мезозой), третичные породы (большая часть кайнозоя, а именно палеоген и неоген) и, наконец, самые молодые четвертичные слои, подобно глазури украшающие поверхность.
Бакленд, как и многие его современники, считал, что Земля во вторичный период была преимущественно морской, заболоченной средой. Ихтиозавры и плезиозавры, морские рептилии, лишь отдаленно связанные с динозаврами, уже были хорошо известны – многие из них были найдены проницательной и плодотворной коллекционеркой окаменелостей Мэри Эннинг. Эннинг не только находила ископаемые, она знала о них столько же, сколько и мужчины, которые покупали их у нее и описывали. До недавнего времени ее роль в истории палеонтологии преуменьшалась, но теперь она получила признание за свой огромный вклад в науку.
Добытые Эннинг окаменелости рептилий, как и многочисленные водные беспозвоночные, такие как аммониты, доказали, что вторичные породы были морскими. Название «юрский», данное этим скалам, было выбрано натуралистом и исследователем Александром фон Гумбольдтом в 1795 году из-за известняковых скал гор Юра на швейцарско-французской границе. Известняк по самой своей природе является горной породой, формирующейся под водой: он образуется на морском дне в результате спрессованного снегопада из крошечных морских организмов, таких как кораллы, моллюски и фораминиферы.
Как могло крошечное пушистое млекопитающее жить в этом древнем водном мире? Неужели произошла ошибка? Бакленд был настолько неуверен, что обратился за советом к выдающемуся анатому и ученому Жоржу Кювье.
Его изображения на обложках книг с надутыми губами, светлыми волнистыми волосами и тщательно подобранным парадным мундиром Академии наук создают впечатление, что он был лихим наполеоновским денди. На самом деле он был одним из самых влиятельных ученых [9] западного мира и по праву считался «Отцом палеонтологии».
Обучаемый своей матерью, Кювье с детства преуспевал в учебе, поглощая основные труды по зоологии и биологии, так что к 12 годам он уже был опытным натуралистом. После окончания университета его таланты вскоре были признаны, и его пригласили в Париж. Там он быстро отличился благодаря своим исследованиям ископаемых слонов и других вымерших существ.
Что отличало Кювье от других, так это его непреодолимые знания и использование сравнительных методов для понимания организмов. Он понял, что можно сравнивать не только кости для различения видов, но и их форму, которая часто схожа, если животные ведут одинаковый образ жизни. У землеройных животных, например, похожие скелеты, даже если они не близкородственны, с широкими пальцами и большими костями передних конечностей для размещения большого количества мышечных прикреплений. Другими словами, их функция напрямую связана с их формой. Используя эти методы, Кювье, как известно, мог по малейшему фрагменту скелета определить, каким было животное и как оно жило. Он легко завоевывал признательность публики таким фокусом, но, как мы вскоре увидим, иногда он все же ошибался.
Кювье был сильной личностью и значительным научным авторитетом, но, что более важно, он был красноречив и понятен. В начале 1800-х годов он опубликовал серию всеобъемлющих работ, в которых собрал воедино новейшие представления об истории жизни и о том, как она связана с геологией. Он представил доказательства изменений окружающей среды, отраженные в горных породах, и поместил их рядом со своими непревзойденными знаниями о летописи окаменелостей. Но прежде всего он представил свои работы таким образом, чтобы они были краткими и понятными как для хорошо образованной западной публики, так и для других ученых. Уже поэтому он приобрел международную известность, и его идеи доминировали в биологических и зоологических кругах в первую половину столетия.
В 1818 году Кювье посетил Англию, чтобы ознакомиться с растущими музейными коллекциями. Он встретился с Баклендом в Оксфорде и приступил к изучению тамошних палеонтологических находок. Когда дело дошло до челюстей млекопитающего из Стоунсфилда, Кювье идентифицировал их как принадлежащие сумчатому опоссуму, основываясь на сходстве формы. Поэтому Бакленд объявил челюсть млекопитающего из Стоунсфилда как Didelphis, научное название североамериканского опоссума. Что заставило современных ученых поломать голову над тем, как сумчатое млекопитающее, вид которого сейчас встречается только в Австралии, Азии и некоторых частях Северной и Южной Америки, оказалось в рептильных юрских породах Англии.
Однако для Кювье и его последователей челюсть млекопитающего любого вида в принципе не могла оказаться во вторичных породах. Из известных в ту пору окаменелостей казалось очевидным, что была «эра рептилий», а уже позже «эра млекопитающих»; не встретиться им никогда, как писал Киплинг. Для одного из учеников Кювье ответ на загадку оолитовых млекопитающих был прост: сланец Стоунсфилда все-таки третичный, а не вторичный. Он предположил, что английские стратиграфы допустили ошибку и неправильно идентифицировали более молодой участок породы.
Как вы можете себе представить, этот ответ не пришелся по душе джентльменам-геологам Британии. Но какова бы ни была правда об этих столь некстати объявившихся млекопитающих, она представляла собой не более чем пшик в великой теории «эры рептилий», и на какое-то время про нее просто позабыли.
Кювье был катастрофистом. Катастрофисты верили, что на Земле периодически происходило массовое вымирание в результате катастрофических событий, таких как наводнения. Согласно этой теории, вторичные породы зафиксировали эру рептилий, за которой последовала катастрофа, приведшая к третичному периоду млекопитающих, а затем к наводнению и эпохе человека. То есть, в соответствии с этим мировоззрением, ни одно млекопитающее не могло существовать бок о бок с гигантскими рептилиями. Новая фауна появлялась после катастрофической очистки планеты – но, конечно, не в результате эволюции.
Кювье, как известно, не верил в эволюцию, идею, которая в то время все еще принимала форму «преобразования». Жан-Батист Ламарк – тогдашний ученый-тяжеловес – утверждал, что преобразование обусловлено постоянным усложнением форм жизни, что в конечном итоге приводит к совершенству [10]. Но натуралисты, подобные Кювье, считали, что животные и растения и так идеально вписываются в свой образ жизни и не нуждаются в совершенствовании: форма и функции неразрывно связаны друг с другом. Если существа так тесно связаны со своим положением в природе, они не должны меняться, иначе они не смогут выжить.
Другим главным возражением Кювье против эволюции было отсутствие того, что мы сейчас назвали бы переходными формами. Большинство этих «недостающих звеньев» в конечном счете были найдены в течение следующего столетия, неопровержимо доказав, что животные действительно меняются с течением времени (что Дарвин и Уоллес позже объяснили своей теорией эволюции). Концепция «недостающих звеньев» основана на идее девятнадцатого века о великой цепи бытия. Теперь мы знаем, что жизнь развивается сетью расходящихся нитей, и этот термин утратил силу. Как и «живое ископаемое», это бессмысленный термин и на самом деле только вводит в заблуждение.
Но в начале девятнадцатого века все еще оставалось слишком много пробелов, чтобы убедить таких людей, как Кювье. Как ученые, так и общественность пришли к выводу, что связь между формой и функцией доказывает идеальную приспособленность животного к своему образу жизни – этот аргумент убедительно объяснял закономерности жизни на Земле.
Ученик и коллега Кювье, Этьенн Жоффруа Сент-Илер, не согласился со своим наставником и высказывался за преобразование. Его аргументация была тесно связана с историей, рассказанной геологией. Сент-Илер утверждал, что преобразование связано не со смутным стремлением к совершенству, а с органической и естественной реакцией на изменения окружающей среды. Эти изменения можно было проследить в породе, и они послужили механизмом, который заложил основу для мышления Дарвина десятилетия спустя.
К сожалению, чтобы проверить свои идеи, Сент-Илер взялся за эксперименты Франкенштейна. Он использовал куриные эмбрионы, манипулируя ими в яйце, чтобы создать «чудовищ». Хотя это, возможно, отчасти подтверждало идею о том, что изменения в окружающей среде могут вызвать изменения в живых существах, на репутации Сент-Илера это сказалось не лучшим образом – викторианская публика сочла его эксперименты возмутительными. Более того, его доводы наводили на мысль, что направляющая божественная рука не играет никакой роли и жизнь идет своим чередом ввиду ряда случайностей. Такой подход не находил поддержки в обществе, которое верило в совершенствование человечества и природы с помощью промышленности и инноваций.
За яростными аргументами против эволюции стояла глубокая тревога по поводу происхождения человека. Георгианскому и викторианскому мышлению было чуждо предположение, что люди каким-то образом связаны с животными. Это было оскорбительно не только для человечества, но и для Бога и его славного творения. Человечество – по крайней мере, белая, западная его часть – было создано по образу и подобию Божьему [11]. Для континентальных европейцев, таких как Кювье и Сент-Илер, политические и социальные революции 1700-х годов отделили церковь от государства и предоставили ученым большую свободу от библейской доктрины. Но в Великобритании наука и природа по-прежнему должны были интегрироваться в христианские рамки.
Молодой шотландец, выросший в атмосфере примирения науки и устоявшейся веры, вскоре бросит вызов Кювье, изменив наше понимание геологии и затем приняв эволюционную теорию своих хороших друзей Чарльза Дарвина и Альфреда Рассела Уоллеса. Зовут его Чарлз Лайель.
Лайель происходил из богатой семьи из Форфершира, недалеко от Данди, и, как и другие богатые белые люди, увлекался спокойными занятиями, такими как литература, ботаника и изучение горных пород. Он посещал лекции Бакленда во время учебы в Оксфордском университете и в итоге отказался от юридической карьеры, чтобы стать геологом, – в конце концов, его богатство позволяло ему заниматься тем, что ему по душе. На картинах и фотографиях массивный лоб Лайеля, кажется, вот-вот лопнет от накопленных знаний. Как и Кювье, он был одаренным оратором, но также блестяще умел сводить воедино идеи многих великих умов и синтезировать их, чтобы увидеть общую картину.
В 1820–1830-е годы Лайель становился все более неотъемлемой частью научной сцены как на родине, так и за рубежом. Он одним из первых понял, что в прошлом Земля вовсе не была водным миром, как предполагалось ранее. Много путешествуя по Европе, Лайель изучал геологию континента. Он трудился и спорил с теми, кто работал над геологическими проблемами во Франции, Италии и Австрии, и провел много дней, прочесывая музейные коллекции и изучая беспозвоночных и минералы. Он поднялся на гору Этна и записал стратиграфию высоких гор и глубоких ущелий. «Поездка выдалась богатой… аналогиями между существующей природой и следствиями причин в отдаленные эпохи», – писал он своему отцу. Лайель видел связь между процессами, происходящими в настоящем, и отзвуками далекого прошлого, сохранившимися в камне и горной породе, – вот «главная цель моей работы»5.
Труд Лайеля «Основные начала геологии» родился в результате этих путешествий, и его три тома были впервые опубликованы между 1830 и 1833 годами. Заглавной темой было то, что Земля формировалась на протяжении огромных периодов геологического времени в результате тех же медленных процессов, которые происходят и ныне: эрозии склонов холмов, перемещения почвы реками, неуклонного образования песчаных отмелей. Такое видение резко контрастировало со скачкообразным катастрофизмом Кювье. Лайель настаивал: причина, по которой казалось, что Земля в прошлом была исключительно водной, заключалась в породах – морская среда сохраняется лучше и чаще, чем земная. И он оказался прав.
Но, как и его современники, Лайель хотел защитить человечество от отвратительных идей преобразования. Он намеревался использовать геологию, чтобы показать, что жизнь вообще не имеет направленности. И начал с того, что поставил под сомнение доказательства, представленные Кювье и другими учеными. Он считал, что окаменелости слишком единичны и ненадежны, чтобы на их основе выстраивать историю планеты. Челюсти млекопитающего из Стоунсфилда казались Лайелю не просто аномальной диковинкой, а явным признаком того, что эволюционная теория Ламарка ошибочна. Если преобразование видов правда, то почему сумчатые не изменились за столь огромный временной отрезок?
Пока Лайель обо всем этом размышлял, его друг Уильям Бродерип обнаружил вторую челюсть млекопитающего из Стоунсфилда – причем другого вида. Международная группа геологов повторно изучила стратиграфию карьеров Стоунсфилда и согласилась с тем, что она действительно принадлежит к вторичному периоду. Все-таки челюсти млекопитающих принадлежали юрскому периоду, и в оолите обитал не один, а два вида опоссумов. Это было большим утешением для Лайеля. «Вот и пришел конец… теории стремления к совершенству! – писал он своему отцу в 1827 году. – В Оолите были все, кроме человека»6. Другими словами, идея преобразования доказала свою неправоту, поскольку во времена рептилий сумчатые были такими же, как и сегодня.
В восемнадцатом веке идея вымирания казалась немыслимой. Зачем Богу создавать жизнь, а потом стирать ее с лица земли? Многие западные мыслители утверждали, что животные, кости которых находили в древних отложениях, все еще где-то здесь – просто мы их пока не нашли. Ламарк тоже не верил, что животные могли полностью исчезнуть, и потому утверждал, что они, должно быть, быстро трансформировались в другие формы. Случайное обнаружение «живых окаменелостей», казалось, говорило в пользу того, что все эти виды по-прежнему где-то здесь.
Но по мере того, как европейцы наводняли и исследовали остальной мир, стало ясно, что скрытых долин, где резвятся мамонты [12], или неоткрытых колоний аммонитов, прячущихся в рифах, попросту нет. Появлялось все больше и больше костей существ, которых явно больше не существовало.
Возможно, Кювье и выступал категорически против эволюции, но он первым рискнул своей шеей и заявил, что виды могут вымереть. Собрав воедино новые убедительные свидетельства из летописи окаменелостей, геологи и палеонтологи убедили мир в реальности вымирания.
Убежденный предоставленными доказательствами, Лайель утверждал во втором томе «Основных начал», что виды возникали, а иногда и вымирали и что это можно увидеть в биостратиграфии, поскольку организмы сохранялись в отложениях. Что касается происхождения этих видов… он подстраховался и оставил этот вопрос без ответа.
Если и можно что-то сказать об ученых девятнадцатого века, так это то, что они любили большие теории, объясняющие все. Будь то Ламарк, Кювье или Лайель, ученые искали всеобъемлющие правила, управляющие миром. Бакленд ничем не отличался. Одним из его величайших вкладов в этот век великих идей стал непосредственный результат исследования челюстей млекопитающих из Стоунсфилда.
Теперь, когда было доказано их древнее происхождение и то, что они жили в мире, как с наземной, так и морской средой обитания, появление млекопитающих в эру рептилий все еще требовало объяснения. Которое Бакленд нашел в работах энергичного молодого британского анатома, чья звезда быстро взошла и затмила Кювье, когда тот умер в 1832 году в возрасте всего 62 лет.
Ричард Оуэн родился в 1804 году в семье богатого торговца из Ланкастера. Получив образование хирурга, он вместо этого работал ассистентом в музее. Обладая острым умом и приверженностью к сравнительной анатомии, он быстро продвинулся по служебной лестнице и всю свою карьеру посвятил научному пониманию анатомии животных, в том числе ископаемых. Музей естествознания в Лондоне в конечном счете обязан ему своим существованием. А еще именно он в 1842 году ввел термин «динозавр».
Но в характере Оуэна была темная, неприятная черта. Он целеустремленно уничтожал тех, кто ему не нравился или с кем он был не согласен. Позже он стал сварливым и ожесточенным человеком, изо всех сил пытающимся смириться с тем, что научный мир двигался дальше без его участия. Тем не менее наше понимание эволюции млекопитающих по-прежнему во многом обязано его научному вкладу.
Mammalia, таксономическая группа, включающая людей и прочих животных, производящих молоко, была названа в 1757 году. Этот термин буквально означает «из груди». Хотя млекопитающие также обладают шерстью [13] и уникальной анатомией уха, о которой мы подробнее узнаем позже, Карл Линней, основатель систематики, решил сделать акцент именно на грудном вскармливании. Из шести основных групп, названных Линнеем в 1700-х годах, в которые входили Aves (птицы) и Amphibia (земноводные), млекопитающие единственные названы по признаку, присущему только одному полу, что делает его работу по систематике особенно политизированной [14].
Сегодня млекопитающие делятся на три основные группы: плацентарные млекопитающие, сумчатые и однопроходные. Мы, люди, принадлежим к плацентарным: в общих чертах они отличаются тем, что их растущий эмбрион развивается внутри матки, получая необходимые питательные вещества через плаценту. У сумчатых также есть плацента в утробе матери, но их потомство рождается гораздо раньше и обычно завершает свое развитие в сумке. Большинство ныне живущих млекопитающих – плацентарные, и почти все остальные – сумчатые. Вскоре мы вернемся к однопроходным – единственным млекопитающим, откладывающим яйца, среди которых утконос и ехидна из Австралазии.
В 1834 году Ричард Оуэн с исключительными подробностями описал репродуктивные органы кенгуру. Он сравнил их с другими сумчатыми, плацентарными млекопитающими, недавно открытыми однопроходными и, наконец, с рептилиями и птицами. Органы сумчатых, сказал Оуэн, больше напоминали однопроходных млекопитающих. Согласно его наблюдениям, репродуктивные органы однопроходных и сумчатых имели некоторое сходство с рептилиями [15]. Связав это с другими особенностями их анатомии, он затем утверждал, что «у Mammalia мозг совершенен: мы можем проследить по различным порядкам возрастающее усложнение этого органа, пока не обнаружим, что у человека он достиг того состояния, которое так сильно отличает его от остального класса»7.
Бакленд, прочитав впечатляющие подробные выводы Оуэна, согласился с его мнением, что сумчатые представляют собой «промежуточное положение» между рептилиями и плацентарными млекопитающими. Однопроходные, которые считались еще более низшими, чем сумчатые, должны были появиться в истории жизни еще раньше. Это, по-видимому, объясняло, как сумчатое млекопитающее могло появиться в эру рептилий: они населяли мир, который все еще был слишком первобытным для высокоразвитых плацентарных млекопитающих. Сумчатые Стоунсфилда были примитивными предшественниками великой «эры млекопитающих».
Когда в 1836 году Бакленд реконструировал животных из вторичных отложений, нарисовав двух маленьких сумчатых мышей, сжавшихся рядом с гигантскими летающими и морскими рептилиями, все стало на свои места как для общественности, так и для ученых. Логично было предположить, что сумчатые существовали бок о бок с динозаврами в первобытной версии мира и в конечном счете их почти полностью заменили высшие плацентарные млекопитающие. Это разделение на «примитивных» и «продвинутых» млекопитающих, возможно, было одним из самых настойчивых вкладов Бакленда в наше представление о жизни на Земле.
Такая картина мира была основана на многих заблуждениях, а также на чувстве собственного превосходства, свойственного «европейской империи». Ключевым недостатком была мысль о том, что сумчатые и однопроходные каким-то образом менее развиты, чем другие млекопитающие. Эта идея настолько укоренилась, что сохраняется и в двадцать первом веке. Но она не имеет ничего общего с правдой.
История утконоса – это сказ о резне и непонимании [16]. Впервые утконоса отправили в Англию из Австралии в 1798 году. Поскольку натуралисты и анатомы, пытавшиеся описать новые виды, были белыми европейцами, они были изначально предвзяты в своих наблюдениях за животными, присланными им из Нового Света, и пренебрежительно относились к тому, что им могли рассказать про них местные жители. Однако исследователи полагались на их опыт в выслеживании и поимке животных (а также в поиске и выкапывании окаменелостей). Несмотря на это, знания коренных народов редко признавались.
Поскольку в Старом Свете не было однопроходных или сумчатых млекопитающих, плацентарные считались нормой, а все остальные – отклонением от нормы. Научные, а также общественные высказывания и описания подчеркивали, что австралийские животные странные и чудные, – стереотип, который сохраняется и по сей день.
Нет никаких сомнений в том, что утконос Ornithorhynchus anatinus уникален в современном мире. Наряду с ехиднами Tachyglossus и Zaglossus эти животные на сегодняшний день единственные млекопитающие, откладывающие яйца. Прошло немало времени, прежде чем этот факт был неоспоримо доказан скептически настроенным научным истеблишментом, а после был воспринят как свидетельство их «примитивности». У самцов утконоса и некоторых самок на лодыжках расположены ядовитые шпоры, и хотя они вскармливают детенышей молоком – отличительный признак всех млекопитающих, – у них нет сосков, молоко выступает через участки кожи, чтобы потомство могло его слизать. В течение многих лет велись споры о том, могут ли утконос и ехидна вообще вырабатывать молоко.
Название отряда, однопроходные, означает «с одним отверстием», имея в виду их единственную точку входа и выхода для выделений, спаривания и откладывания яиц. Такое анатомическое строение чаще ассоциируется с птицами и рептилиями, чем с млекопитающими. В некотором смысле это объясняет, почему люди считали их допотопными или даже «рептильными» из-за сохранения этих характеристик, некоторые из которых были унаследованы от их предков-млекопитающих в раннем мезозое. Люди даже использовали термин «живое ископаемое».
Но такого понятия, как живое ископаемое, не существует. Однопроходные такие же «продвинутые», как и все мы. Естественный отбор не стоит на месте: гены продолжают развиваться, видоизменяясь и рекомбинируя с каждым поколением. Хотя некоторые группы животных могут внешне мало отличаться от своих предков, при ближайшем рассмотрении вы найдете множество различий. Понятия «примитивный» или «продвинутый» не существует в биологическом смысле, есть только изменения с течением времени, у эволюции также нет конечной цели, а потому формы жизни не улучшаются и не вырождаются.
Те случайные вариации, которые естественным образом возникают в популяции животных и которые помогают им выживать в любой данный момент времени, являются наилучшей адаптацией для данной популяции, в данной среде, в данный момент. В некоторых популяциях это в конечном итоге приводит к значительным и видимым изменениям в физиологии и анатомии. В других группах изменения более тонкие, поэтому стороннему наблюдателю они кажутся реликтами. Но винтики биологии не перестают вращаться. Можете быть уверены, что эти виды так же «продвинуты», как и любой другой существующий сегодня на Земле.
В додарвиновском мире механизмы естественного отбора были неизвестны великим умам, которые впервые исследовали однопроходных и сумчатых. Пока Оуэн описывал внутренности кенгуру в своей лаборатории, Дарвин находился на борту Корабля Его Величества «Бигль». Его кругосветное путешествие в качестве джентльмена-натуралиста на этом шлюпе королевского флота снабдило его опытом и информацией, необходимыми для понимания процессов эволюции. Благодаря этим знаниям и столетним исследованиям, направленным на их совершенствование, мы теперь видим однопроходных такими, какие они есть на самом деле.
Однопроходные действительно сохраняют некоторые характеристики более ранних млекопитающих, которые в других группах с тех пор изменились. Несмотря на это, они считаются, как это называют ученые, «высокоразвитыми», что означает, что они далеко ушли от основания своего генеалогического древа. Например, знаменитый «утиный клюв» – это совершенно уникальное устройство для обнаружения пищи, которое ранее не встречалось за всю историю существования вида млекопитающих [17].
Научное название «птицеподобный утконос» далеко от правды. В отличие от птичьего клюва, морда утконоса мягкая и изогнутая. Чего никто не знал, когда давал утконосу такое название, так это того, что вся морда усеяна более чем 40 000 точечных механо- и электрорецепторов, Млечный путь чувствительности. Механорецепторы обеспечивают уникальное чувство осязания. Когда утконос ныряет на дно пресноводных рек и озер материковой Австралии и Тасмании, он закрывает свои маленькие глазки и уши (расположенные сразу за глазами), и нос берет верх. Подобно руке, тянущейся в темноте, утконос использует свою морду, чтобы нащупать пищу на дне реки. Бешено шныряя своей мордой между камнями, утконос использует вторую линию передовых скрытых технологий: ряды электрорецепторов, которые улавливают электрические поля, генерируемые сокращениями мышц его добычи – червей, креветок и даже мелких рыб и амфибий.
Кости черепа под этим чувствительным «оборудованием» совершенно не похожи на оные у предков утконоса или любого другого млекопитающего, живущего сегодня. Верхняя челюсть, максилла, раздвоена. Каждая сторона изгибается к средней линии, как пара клещей. Зубов нет. Подобно призракам, они ненадолго появляются на ранних стадиях жизни утконоса, а затем исчезают, сменяясь роговыми пластинами. Не имея ископаемых однопроходных для сравнения, Оуэн предположил, что такой странный череп, должно быть, ничуть не изменился с древности. Теперь мы знаем, что утконос произошел от предка с обычным черепом и зубами. Именно из-за того, что утконосы настолько особенны и необычны, они наиболее уязвимы к потере среды обитания, вызванной человеческой деятельностью.
Ехидны, колючие сестры утконоса, тоже возымели поразительно измененную форму черепа, но для совершенно другой цели. Существует по меньшей мере четыре вида ехидн, обитающих в Австралии, Тасмании и Новой Гвинее. Внешне они чем-то напоминают пухлого, грязного ежа. Как и у утконоса, их морда также усеяна электро- и механорецепторами, однако ехидны пользуются и традиционными средствами при поиске пищи – острым слухом и обонянием. Ехидны предпочитают сушу, хотя, как и большинство животных, они достаточно хорошо плавают. Они физически приспособлены вырывать насекомых из-под земли, хватая их беспомощные беспозвоночные тельца своим липким языком. А посему череп ехидны представляет собой идеальную трубку для вытаскивания насекомых. У ехидн вообще нет зубов, а их нижние челюсти размером с зубочистку. Несмотря на это, «клюв» у них крепкий – с его помощью они могут копать и даже раскалывать полые бревна. Нередко им попадаются насекомые, слишком большие для их крошечных ртов, но это не проблема: они просто раздавливают пищу своим рылом-тараном, а затем слизывают питательные внутренности.
Другие млекопитающие с трубкообразном черепом, этакие коллеги-специалисты по насекомым, включают сумчатого намбата, плацентарного трубкозуба, муравьеда и панголина. Эти млекопитающие значительно разнятся с точки зрения биологического родства, принадлежа к трем основным ветвям млекопитающих. Тем не менее они независимо развили одну и ту же анатомию, чтобы отыскивать пищу и ее употреблять. Это называется конвергентной эволюцией, когда две группы животных приходят к одному и тому же адаптивному решению в ответ на окружающую среду. Это распространенная закономерность, которую мы видим в летописи окаменелостей и к которой мы будем еще не раз возвращаться по ходу нашей истории. Такое повторение форм поможет пролить свет на жизнь вымерших существ. Как раз таки конвергенцию Кювье тогда заметил в сходстве между неродственными животными, живущими в сходных условиях, что он ошибочно истолковал как свидетельство против биологических преобразований.
Итак, как генетически, так и анатомически современные однопроходные млекопитающие столь же развиты, как и любые другие. Да, их предки жили во времена динозавров, но, с другой стороны, и наши то же.
1 Который, конечно, был вовсе не палеонтологом, а археологом с хлыстом и в шляпе – и при этом довольно паршивым (здесь и далее, если не указано иное, прим. автора).
2 Что довольно относительно. Для горцев отпечатки ног на южном побережье Англии покажутся куда более дальними, чем отпечатки на Скае.
3 Проведя впечатляющую детективную работу, Росс обнаружил, что Руба-нам-Братайреан – это, вероятно, искажение Руба-на-братхан (Жернов Мыс). Жернова – это большие круглые камни, которые когда-то использовались для измельчения зерна. Большие искусственные круглые отверстия в скале предполагают, что когда-то здесь производили жернова в промышленных масштабах.
4 Аммониты – это спиралевидные окаменелости морских беспозвоночных. Внутри них жили мягкотелые животные, похожие на наутилуса; чем-то аммонит походил на осьминога, живущего в раковине улитки. Белемниты были кальмарообразными животными, обычно в летописи окаменелостей встречается их твердый внутренний скелет в форме снаряда.
5 Уверена, что многие браки кажутся такими же долгими.
6 Есть несколько ошеломляющих исключений, многие из которых перечислены в отчетах, в настоящее время готовящихся к публикации. Птерозавр, обнаруженный в ходе наших полевых работ в 2017 году, третий из найденных на острове, поистине впечатляет.
7 Птеродактили – это разновидность птерозавров; не динозавров, а летающих ящеров, тесно связанных с динозаврами.
8 Новых для европейцев, а не для народов, которые жили там тысячелетиями.
9 Термин «ученый» вошел в обиход только в 1830-х годах и начал широко использоваться уже в двадцатом веке. Я использую этот термин для удобства современного читателя.
10 Ламарка, как известно, критикуют за «неправильное» понимание эволюции, но его идеи не были такими уж неправильными, как принято считать. Он выступал за механизмы «упражнения» и «неупражнения», полагая, что те характеристики, которые используются, наследуются, а те, которые не используются, атрофируются, что не так уж далеко от истины.
11 Как мы увидим в последующих главах, поиски происхождения человека нередко приводили к совершению ужасающих деяний во имя науки.
12 Первая идентификация останков американского мамонта как принадлежащих к виду слонов была произведена африканскими рабами в начале 1700-х годов. Многие из них приехали из Анголы или Конго, а потому слоны были им хорошо известны.
13 Хотя некоторые млекопитающие потеряли большую часть своей шерсти, даже киты сохраняют отголосок ее присутствия. У детенышей китов часто есть несколько усиков на подбородке, которые выпадают по мере взросления.
14 Название класса было обусловлено социальным аспектом. В 1700-х годах большинство богатых женщин нанимали кормилиц, но при жизни Линнея началась целая кампания по убеждению женщин самостоятельно кормить своих детей грудью. Этот культурный фон, несомненно, повлиял на выбор названия, сделав акцент на том, что выдвигалось как «естественный порядок вещей».
15 Хотя сохраняется идея о том, что однопроходные и сумчатые больше похожи на рептилий, чем на плацентарных млекопитающих, для современного анатома сходства мало. У них обоих есть клоака, но она устроена совсем по-другому. Как вы узнаете в скором времени, однопроходные и сумчатые не более похожи на рептилий, чем вы или я.
16 Она прекрасно описана в книге Энн Мойяль «Утконос» (Platypus).
17 Однако любопытно то, что нечто подобное появилось у группы рептилий, называемых Hupehsuchians, в триасе. Однако, как вы увидите в главе 6, триас полон чудаков.
Скачать книгу