Помоги проекту - поделись книгой:
Судя по всему, главным оружием в борьбе с микробами и паразитами стало половое размножение. Неожиданно, правда? Все эти помады, высокие каблуки, средства для волос, жажда больших зарплат, спортивные автомобили и тяжелая атлетика – все это следствие борьбы с паразитами. Но ведь это еще искусство и музыка, и хорошая кулинария. Половое размножение позволяет таким организмам, как одуванчики, медузы, окуни, попугаи и термиты, оставаться «в игре» – достаточно просто иметь потомство, которое преуспеет в рождении нового, более многочисленного потомства в следующем сезоне.
Сравнительно недавно такая теория получила название «гипотезы Черной Королевы». Необычное название заимствовано из книги Льюиса Кэрролла «Алиса в Зазеркалье». В этой сказке Алиса встречается с Черной Королевой (некоторые считают, что г-н Кэрролл покуривал травку и нередко баловался вином). Черная Королева представляет собой гибрид шахматной фигуры и дамы, который скользит вперед по Шахматной Доске Жизни. Когда кто-то оказывается рядом с Черной Королевой, весь его мир начинает непонятным образом нестись вперед… Поэтому Алиса вынуждена бежать как сумасшедшая, чтобы поддерживать беседу с правительницей. Выбиваясь из сил, Алиса в результате замечает: «У нас, когда долго бежишь со всех ног, непременно попадешь в другое место», на что Черная Королева, вскидывая свои королевско-шахматно-человеческие брови, отвечает: «Какая медлительная страна! Ну а здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте»[5].
Судя по всему, процесс эволюции, в который вовлечены все живые организмы на Земле, напоминает страну Черной Королевы. В рамках эволюции мы должны постоянно работать; мы должны постоянно придумывать новые комбинации генов, чтобы наши гены не исчезли. Чтобы быть успешным, вы должны иметь потомство, которое будет иметь потомство, которое тоже будет иметь потомство. Будьте уверены, ваша семья так и делала, иначе бы вас тут не было. Как ни прискорбно, но у ваших родителей непременно был секс – по крайней мере, один раз. Если у вас есть братья и сестры – то значит, не раз… Страшно даже подумать об этом!
Как и любую научную теорию, «гипотезу Черной Королевы» можно использовать для прогнозирования. В дебатах с креационистом Кеном Хэмом я привел пример небольших рыб, называемых бесполосым фундулюсом. Эти рыбы весьма примечательны. Когда наступают тяжелые времена и шансы найти особь противоположного пола стремительно снижаются, фундулюсы (
Фундулюс, о котором идет речь, обитает в Мексике. В периоды затяжных дождей в местных реках образуется много бассейнов, в которых рыба может спокойно сооружать себе дома. Как только погода налаживается, в бассейнах появляются участки суши, которые делят их на отдельные резервуары. Фундулюсы весьма чувствительны к атакам паразитического плоского червя, которого мы называем «опасным плоским червяком». Так вот в изолированных популяциях рыб те особи, которые были вынуждены размножаться в одиночку, подвергались большей атаке плоских червяков, чем точно такие же рыбы, но имевшие вокруг себя достаточное количество перспективных партнеров, позволявших им размножаться половым путем. Есть и еще кое-что. В этом несоответствии также была определенная зависимость: популяции, в которых был более высокий процент бесполых воспроизводящих особей, имели большую степень поражения плоскими червями.
Вы не поверите, но есть кое-что еще! Исследователь Роберт Вриженхок из научно-исследовательского института Monterey Bay Aquarium Research Institute и его коллеги в одном из изолированных бассейнов обнаружили популяцию, где размножающиеся половым путем рыбы имели больше паразитов, чем их бесполые братья и сестры. К тому же среди рыб с половыми признаками имел место инбридинг – эти рыбы чаще спаривались со своими близкими родственниками, нежели с посторонними особями. Таким образом, случайные мутации в поколениях, появившихся у бесполых родителей, опережали мутации особей с половым размножением, и это удивительно. Поскольку этих рыб предостаточно, как и таких бассейнов, Вриженхок добавил в бассейн с фундулюсами, размножающимися половым способом, несколько новых рыб того же вида. На следующий сезон «гипотеза Черной Королевы» подтвердилась – бесполые рыбы оказались заражены больше, чем рыбы с половыми признаками.
Это потрясающий мир – мир, в котором мы живем! Эти рыбы являются замечательным примером того, как сбываются научные прогнозы, основанные на теориях. В рамках этого вида мы также могли бы сравнить воздействие конкретного паразита на конкретный тип рыбы. Эти фундулюсы, конечно, совершенно особенные рыбы – каждый сезон мы можем наблюдать, как они размножаются двумя совершенно разными способами. И нам не нужно ждать десятилетия или века, как в случае наблюдений за людьми или гигантскими секвойями.
Это одна из причин, почему я получаю такое удовольствие от изучения эволюции. Этот вид науки совершенно удивителен и безумно сексуален.
10. Все собаки – просто собаки
Люди любят собак. Надеюсь, такое утверждение вас не очень удивляет. Я и сам не раз подолгу беседовал с моими четвероногими друзьями. Хотя, признаюсь, чаще всего эти разговоры были какими-то односторонними. Та к вот, когда владельцы собак собираются вместе, они частенько расспрашивают друг друга об их питомцах и о том, какие породы кому больше нравятся. Они судачат о колли, корги, лабрадорах-ретриверах, питбулях или пуделях. Вообще, я люблю всех собак, потому что на самом деле все они – просто собаки. Это отличная бегающая и лающая дефиниция своего вида. Эволюционные отношения определяются не внешним видом, а тем, что скрыто внутри. Если мужская и женская особь могут запросто сойтись и произвести на свет потомство, значит, согласно самому простому и наиболее значимому определению, они принадлежат к одному виду.
Иными словами, я люблю всех собаководов, но вынужден несколько испортить им удовольствие, раскрыв одну фундаментальную истину. На самом деле, в рамках эволюционного понимания, такого понятия, как порода собак, нет. Если дог спарится с таксой, у них появится щенок. Если обычный пудель спарится с джек-рассел-терьером, у них появится щенок. Если дворняжка спарится с так называемой породистой собакой, у них тоже появится щенок. И ничего другого не получится. Все собаки – потомки общих предков. Поэтому, когда мы смотрим очередное дог-шоу, организованное по принципу разделения пород, мы принимаем участие в церемонии, которая на самом деле абсолютно произвольна. Существуют градации или спектр типов и разновидностей собак. Но непосредственно
Наши современные домашние собаки являются прямыми – да-да, прямыми – потомками волка либо общего для них и волка предка. Поскольку у нас есть доступ к аппаратам, использующим тщательно разработанные реагенты и способным развернуть и расшифровать последовательность молекул нуклеиновой кислоты (кодирующего химического вещества), организованных в виде лесенки, которая скрывается в ДНК организма, мы можем напрямую сравнить ДНК волка с ДНК, к примеру, новозеландской овчарки.
Весьма примечателен ряд экспериментов под руководством Дмитрия Беляева, проведенных в 1950-х годах на советской лисьей ферме. Беляев и его коллеги наблюдали за чернобурыми лисицами – близким родственником волков, который весьма ценится за роскошный мех. Ученые предлагали им человеческую пищу в награду за смелость и контакт с людьми. Более смелые лисы отбирались и разводились отдельно. В течение всего нескольких поколений исследователи получили щенят, которые совершенно не боялись персонала. Эти нововыведенные лисо-собаки или собако-лисы были очень привязаны к людям. Они виляли хвостами от радости, требовали внимания, облизывали экспериментаторов, выражая свою любовь; у некоторых даже развились более мягкие ушки, которые можно было почесывать.
Тот же самый процесс, должно быть, происходил во время одомашнивания волков. Волки были готовы защищать нашего предка, как если бы он был одним из них. И это стало очевидным результатом того, что люди предоставляли им пищу и теплый кров. С точки зрения генетики все современные собаки недалеко ушли от волков. Люди самостоятельно выбирали волков, от которых хотели получить потомство; таким образом качества собак отразили набор предпочитаемых человеком особенностей: дружелюбие, умильность, игривость и надежность.
Дарвин был весьма дотошен в вопросе логической классификации живых существ – в особенности, способных размножаться друг с другом. Он отмечал, что различные виды роз, о которых говорили многие его современники, на самом деле были всего лишь вариациями в пределах вида, которые легко поддавались скрещиванию и разведению. Такая классификация Дарвина смущала очень многих. Каждое новое поколение роз могло кардинально отличаться от предыдущего по форме и особенно цвету лепестков. Но установить, имеем ли мы дело только с одним или с несколькими видами, можно только, наблюдая за их размножением и появлением потомства (новых бутонов и семенных коробочек).
Для описания деятельности садовников, фермеров, заводчиков лошадей и собаководов, на протяжении веков создававших лучшие или более полезные разновидности животных и растений, Дарвин придумал определение «искусственный отбор».
Джордж Вашингтон тоже занимался подобным делом. Отец моей страны потратил немало времени, сил и энергии на разведение пшеницы. С помощью лупы и пинцета он переносил пыльцу с одного стебля пшеницы на другой, таким образом занимаясь ее оплодотворением. Фермеры постоянно следят за тем, кто и с кем из их подопечных спаривается. Если размножение не требуется, жеребцов нередко кастрируют. Ой-ой. Дарвин заметил, что механизмы сельскохозяйственного разведения идентичны процессам, происходящим в природе. Дело в том, что механизм разведения людьми имеет нисходящую модель – фермеры и заводчики сами решают, какие гены они хотят передать следующим поколениям. Дарвин называл это генной селекцией на основе искусственного отбора (хотя он не использовал генетическую терминологию – в тот момент ее еще даже на горизонте не было).
В философском контексте мы нередко используем это дарвиновское прилагательное: искусственный. Но обратите внимание, что для пшеницы, лошади или пуделя искусственный отбор – это то же самое, что и естественный отбор. В природе обычная пшеница также оплодотворяется пыльцой. И ей неважно, принес эту пыльцу ветер, пчела или фермер, аккуратно перенесший ее со стебля другого растения. Для потомства это тоже не имеет значения. С его точки зрения, наследование признаков другого растения не зависит от способа опыления, будь то насекомое или человек.
Интересно отметить, что люди, которые верят в креационизм и полагают, будто их божество создало все экосистемы всего за несколько дней, вовсю пользуются благами, рожденными нашей способностью выводить лучшие или более полезные разновидности растений и животных. Чтобы обойти это очевидное противоречие, они часто прибегают к изощренным объяснениям того, что они считают эволюцией, а что – нет.
Несмотря на фундаментальное сходство, с точки зрения наблюдателя, искусственный отбор разительно отличается от естественного. Во многих случаях искусственный отбор служит потребностям человека, которые ограничиваются естественными условиями. Критерием правомерности его применения может служить вопрос: могли бы такие биологические виды, как пшеница, соя, американский скакун или гончая борзая выжить, не будь рядом с ними человека, который бы тщательно заботился о том, как они питаются и размножаются? Для трех из четырех этих видов – ответ «нет». Именно люди сделали их выживание возможным. Если рассматривать человека отдельно от других живых существ (например, если вы считаете, что некое божество наделило нас, людей, властью над Землей), то можно считать, что наши генетические манипуляции и есть наше божественное предназначение. Если же смотреть на нас как на часть природы, часть всемирной экосистемы, то наше номинально искусственное вмешательство вообще нельзя назвать искусственным. В таком случае и мы, и наша деятельность являются частью природы.
Обратите внимание, что так же, как и собаки остаются всего лишь собаками, большинство других одомашненных видов тоже по-прежнему являются представителями этого вида. Американский скакун – это та же лошадь, а яровая пшеница – по-прежнему пшеница. Искусственный отбор предлагает ключ к пониманию того, насколько сильно популяции должны разойтись в различиях, чтобы действительно превратиться в отдельные виды. Например, в дикой природе, когда стая лосося разбивается потоком и ее часть отправляется в приток той же реки, рыбы будут меняться по-разному, и в результате изолированные популяции будут отличаться друг от друга. Тем не менее представители этих популяций все еще смогут скрещиваться, если вдруг встретятся на лососевой ферме или в каком-нибудь водовороте реки. Некоторые ученые называют эти популяции подвидами. Однако если разделить их на долгое время, когда уже не одно поколение сменит друг друга, можно ожидать, что рыбы больше не смогут размножаться с представителями того вида, от которого они ушли, и тогда они станут самостоятельным видом. Мы можем это предположить, поскольку знаем, что каждый раз, когда на свет появляется новая рыба, в ее генах и ДНК происходят незначительные изменения.
В конце концов, мы ожидаем, что у подвида уже будет слишком много изменений для произведения потомства с основным видом. Однако нужно понимать, что если мы под рыбоводством подразумеваем разведение особей одного вида, то природа для этого создает целый диапазон, где одни виды могут скрещиваться, а другие – нет. Некоторые типы могут выглядеть совершенно по-разному, как различные породы собак, но при этом оставаться одним и тем же видом. Непонимание разницы между внешним видом и внутренней генетической природой также – в гораздо более пагубном виде – проявляется в том, как люди обычно говорят о человеческих расах (подробнее об этом в главе 32). Я имею в виду, что у людей порой возникает гораздо больше проблем с восприятием природы, чем у самой природы.
11. Древо жизни – дерево или куст?
Чтобы схематически отобразить всех своих родственников, люди обычно составляют «генеалогическое дерево». Это устойчивое выражение, и произнося его, вы, вероятно, даже не думаете о лежащей в его основе метафоре. Отношения в этой схеме изображаются линейно. Вы и все ваши братья и сестры, если они у вас есть, скорее всего, являются продолжением линии ваших родителей. Если у вас есть дети, они продолжают вашу линию и т. д. Это немного запутанная схема, поскольку по логике потомки должны двигаться вниз (потомки же появляются «потом», верно?), однако дерево-то растет вверх. Тем не менее это очень удобная метафора и не только для отображения семейных отношений, но и для демонстрации более широких отношений между различными формами жизни. Итак, давайте вскарабкаемся на это метафорическое дерево и внимательно изучим его шаг за шагом… точнее, ветвь за ветвью.
Спускаясь с макушки вашего семейного древа, где в настоящий момент находится ваше место, вы сначала пройдете мимо ваших ближайших родственников, а затем постепенно продвинетесь к более далеким, таким как, например, родители вашего дедушки. Продолжая спуск, вы будете встречать незнакомых людей, то есть родственников, которых никогда не видели, а если заберетесь так же далеко, как и я, то увидите предков, о которых даже и не слышали. Все ниже и ниже по генеалогическому древу, и мы попадем на ветку, которую вместе с другими человекоподобными видами занимает
Продолжив спуск, мы окажемся на ветках, облюбованных такими организмами, которые на первый взгляд не будут иметь к нам (и даже к моему бывшему начальнику) никакого отношения. Я имею в виду ящериц и рыб. Продолжая размышлять логически, мы сможем предположить, что где-то там, у самых корней древа находится какой-то первобытный организм, потомками которого мы все являемся. Знаю, знаю, поверить в это не так просто. Но на микробиологическом уровне мы все имеем гораздо больше общего, чем может показаться на первый взгляд.
Клетки каждого организма, живущего на Земле, содержат ДНК и ее химический компаньон РНК. Аббревиатура РНК – сокращенное название рибонуклеиновой кислоты, которая, в отличие от более сложной структуры двухцепочечной молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), обычно состоит только из одной цепи. «Рибо» происходит от названия синтетического сахара – рибозы, – когда-то производившегося из гуммиарабика. Впоследствии оказалось, что рибоза содержится во всех растительных и животных организмах.
Для меня единый код жизни вообще является огромным и ужасно интригующим вопросом. В результате ряда удивительных событий, произошедших в моей жизни, я стал генеральным директором Планетарного общества – организации, основанной Карлом Саганом, профессором из моего университета. Я взялся за эту работу, поскольку не могу не думать о том, что такое Земля с планетарной точки зрения – исключение или правило? И потому я задался вопросом: может ли жизнь появиться в других мирах тем же образом, что и на Земле, или, может быть, существует какой-то иной, совершенно невероятный эволюционный путь, который и мы можем перенять? Иными словами – действительно ли ДНК или нечто подобное является основным элементом жизни? Единственный способ это выяснить – начать выяснять.
Однако для людей, придерживающихся позиции креационизма, общая химия жизни представляется совсем иначе. Они утверждают, что все мы – творение рук Создателя, причем творение моментальное.
Такое рассуждение также вызывает множество вопросов, но все они вызывают лишь раздражение у креационистов. Если все вокруг создал Творец, то зачем ему нужны все эти окаменелости или организмы, которых больше нет? Зачем Творец соединил все эти химические замещения радиоактивных элементов с нерадиоактивными элементами? Если он создал всю систему в один момент, откуда эти постоянные изменения, которые мы наблюдаем в палеонтологической летописи? Короче говоря, зачем возиться со всем этим барахлом? Креационист скажет: «Ну на все воля Божья», а я отвечу, что все это неразумно и нерезонно.
Еще один момент: был бы я творцом, я, несомненно, рассчитывал бы на более удачный результат. Я бы, например, избавился от вирусов, вызывающих простуду. Или, если вирусы являются неизбежным следствием работы Творца с молекулами ДНК, я бы застраховал нас как-то от этих случайных вирусов. Если контраргументом будет утверждение, что «все это лишь часть замысла», то я вынужден спросить: как можно считать недостаток доказательств замысла его доказательством?
Вместо пышного дерева я бы попробовал представить себе жизнь в виде линии, идущей параллельно шкале времени, подобно тому, как я совершил путешествие в глубокое время, прогуливаясь от одного побережья США к другому. Это Древо жизни разрастается на шкале времени слева направо, идя от далекого прошлого к сегодняшнему дню. Что бы мы ни делали, понять структуру его ответвлений мы можем, только работая с прошлым. Мы изучаем окаменелости и изо всех сил стараемся оценить возраст пород, в которых они сохранились. А как еще мы можем действовать? Мы ограничены природой времени и вынуждены начинать с сегодняшнего дня, продвигаясь все дальше и дальше в прошлое и замечая ветви Древа жизни только тогда, когда на них натыкаемся.
Возможность заглянуть в прошлое жизни – это исследование окаменелостей: определение момента формирования окаменелостей путем оценки возраста горных пород и дальнейшее установление периода времени появления каждой ветви. Древнейшие ископаемые останки, известные нам на сегодняшний момент, принадлежат бактериям, по-видимому, жившим в прудах или мелком море в регионе, который в настоящее время является Западной Австралией. Это так называемые строматолиты – окаменелые маты, образованные колониями бактерий, способных выделять карбонат кальция и его производные. По какой-то климатической причине древние пруды высохли, и эти бактериальные маты окаменели. Их возраст насчитывает 3,5 млрд лет.
Более молодые породы предлагают свидетельства существования более сложных организмов. Копнув дно океана всего на несколько метров, можно найти множество отложений с крошечными морскими существами. Эти микроокаменелости представляют собой красивые, сложные, конусо- и петлеобразные диски и спирали, которые служили домом и телом древним морским организмам. Эти крошечные ископаемые зачастую имеют размер булавочной головки. Если знать, где искать, всего на одном кубическом сантиметре морского дна можно найти сотни образцов (кубический сантиметр – это всего лишь миллилитр пива или лекарственная доза, подходящая для младенца).
Чем дальше мы углубляемся во времени, тем меньше различных видов мы находим. Считается, что эволюция естественным образом приводит к увеличению разнообразия различных видов живых существ. В этом отношении она действительно напоминает дерево. Чем дерево выше, тем больше на нем веток и ответвлений; каждое ответвление ведет к образованию новой ветви и новому ответвлению. Именно поэтому метафора «Древо жизни» настолько эффектна.
Определение «Древо жизни» пришло Дарвину в голову после того, как он зарисовал схему с точками разветвлений видов живых организмов. Сегодня, изучая межвидовые отношения, мы видим существование гораздо большего количество видов сейчас, нежели в далеком прошлом. Это верно, даже с учетом пяти (или шести) основных массовых вымираний. Все это разнообразие, как и появление новых видов, дает возможность предположить, что у вас и у меня, а также у всех остальных животных на Древе жизни есть такие родственники, о которых мы даже и знать не знали и за родственников никогда бы не приняли.
На протяжении полутора веков ученые всех мастей (биологи, палеонтологи, археологи, патологоанатомы, иммунологи, астробиологи) занимались классифицированием всевозможных живых организмов, живущих и вымерших, заселяя все ветви на этом Древе жизни. Вы можете подумать, что на данный момент эта работа уже закончена и в отношении главных ветвей дерева уже все ясно. Вообще-то нет. Но мы работаем над этим.
С момента открытия в 1970-х годах новых, ранее неизвестных науке организмов ученым пришлось переосмыслить связи, соединяющие одни живые существа с другими. На протяжении долгого времени ученые в целом сходились во мнении, что есть животные, а есть растения.
Ученые совершили спуск по Древу жизни; или, можно сказать, что они прошагали справа налево по временной шкале эволюции. В любом случае они заново пересмотрели взаимосвязи всех организмов. Я разделяю точку зрения, согласно которой природа дала начало трем или четырем основополагающим видам живых существ, или доменам (надцарствам). И лично я исхожу из четырех. Итак, это бактерии, археи (микробы, которые принципиально отличаются от бактерий), эукариоты (это мы, животные и растения вместе) и вирусы.
Не каждый согласится со мной, что вирусы заслуживают отдельного домена. Традиционным аргументом такой позиции служит утверждение, будто вирусы не являются живыми существами в традиционном понимании. Действительно, для размножения им необходима клетка-хозяйка, самостоятельно воспроизводить себя они не способны. Вирусы не пытаются усваивать питательные вещества. У них нет устойчивого обмена веществ. Они остаются жизнеспособными, даже проводя огромное количество времени без взаимодействия с окружающей средой. Они не поглощают и не вырабатывают энергию.
На мой взгляд, вирусов могло вовсе не быть, если бы не было других доменов, на которых они могли бы паразитировать. Вирусы взаимодействуют с другими формами жизни, что делает их более похожими на нас и, конечно, больше похожими на живое, нежели на неживое. Недавнее открытие гигантских вирусов, таких как мимивирус и вирус Пандора, имеет поистине огромное значение, ибо оно стирает грань между вирусом и бактерией и лишь подкрепляет мою точку зрения в отношении доменов. В то же время вирусы явно не относятся ни к одному из трех других доменов. Для меня они должны иметь свою собственную ветвь на Древе жизни.
Разобравшись с доменами жизни, мы переходим к традиционным классифицирующим обозначениям: домен, царство, тип, класс, отряд, семейство, род и вид. Правда, не все так просто. В результате исследований ДНК и клеточной структуры организмов ученые еще добавили такие термины, как надсемейства, подсемейства и инфрацарства. Эти слова были придуманы только для того, чтобы оправдать все эти исследования. Я же избавлю нас от сложных подробностей.
Для меня самой главной и наиболее запутанной частью всей этой истории является разделение архей и бактерий в отдельные домены жизни. Эта классификация получила признание биологов лишь три десятилетия назад. Вы, без сомнения, знакомы с бактериями. Микроскопические археи по размеру и внешнему виду очень напоминают бактерии. Но внутри них таятся значительные отличия. Среди множества микроскопических организмов некоторые имеют ядра в своих клетках, а некоторые – нет. Некоторые из организмов, не имеющие ядра, для получения энергии используют отдельные последовательности протеинов, перерабатывающие или усваивающие химические вещества из окружающей среды. Другим для выполнения той же задачи требуется всего половина этого количества белков, расположенных в более простой последовательности. В современной теории более простые организмы принадлежат к домену бактерий, а более сложные относятся к домену архей. К тому же археи имеют более сложную, а в некоторых случаях просто более толстую мембрану, состоящую из белков и липидов, чем бактерии. Вирусы – это отдельная тема.
Для людей, изучающих эти домены, разница очевидна. И бактерии, и археи не имеют ядра, в то время как мы с вами, а точнее, наши клетки имеют. Вот почему нас называют эукариотами; слово происходит от греческого «
Следующие шаги в классификации несколько размыты, ибо ученые до сих пор продолжают исследования и размышляют о характере наших отношений со всеми остальными живыми существами на Земле. Возвращаясь к
На данный момент наименее понятным и изученным является царство архей. И тем не менее они существуют с самого момента зарождения жизни. Просто удивительно.
Возможно, такая версия Древа жизни кажется немного более сложной – такова она и на самом деле. Но ведь это просто замечательно! Живые организмы живут себе и живут, занимаются своими делами и размножаются независимо от того, понимаем ли мы или нет, кто из них от кого произошел и как нужно классифицировать вирусы. Правда, благодаря новым генетическим инструментам, помогающим биологам разложить последовательности аминокислот на молекулы ДНК и РНК, в настоящий момент мы ближе, чем когда-либо, подобрались к пониманию того, какой тип живого организма был первым. Вот тогда у нас и появится целый ряд новых вопросов.
И вот один из них: почему все живые существа предположительно произошли от одного общего предка? Были ли другие первичные организмы, которые просто не сумели выжить? Вполне возможно, что жизнь на Земле зарождалась не один раз, и не исключено, что мы с вами стали результатом древнейшего отбора. Я вернусь к этой идее в конце своей книги – в главе 36.
12. Биоразнообразие в порядке вещей
В последние годы ученые тратят немало усилий на изучение биоразнообразия Земли, общего разнообразия жизни. Часто люди говорят о биоразнообразии с точки зрения экологии и охраны природы, однако вопрос стоит гораздо шире. Биоразнообразие можно измерить. Оно является мерилом эволюции. Это главный показатель популяций всех видов, которые существуют на сегодняшний день, и всех тех, кто исчез в результате вымирания.
Взглянув на окаменелости, мы можем увидеть, что с момента зарождения жизни расцвет биоразнообразия начался примерно 3,5 млрд лет назад: Древо жизни постепенно становилось все более ветвистым. Если действительно все мы – потомки одного общего предка, то этого следовало ожидать. С появлением каждого нового поколения есть шанс возникновения мутаций, которые могут оказаться полезными для потомства. Если мутация выгодна организму и организм со своими генами выживает достаточно успешно для дальнейшего размножения, эти гены передаются следующему поколению. Если день за днем это вновь и вновь происходит по всей Земле, в конечном итоге это приведет к появлению все новых и новых видов, рассредоточенных по планете.
Подтверждение такой тенденции не было намечено заранее. Если мир и все виды животных и растений были созданы в один момент некоей сверхъестественной силой или явлением, то, копаясь в земной коре, мы не могли ожидать ничего, кроме окаменелостей уже знакомых нам, существующих в настоящий момент видов. Ведь если в истории Земли были некие этапы, о которых говорит Библия, то мы бы находили огромное количество окаменелых останков вымерших видов в более низких слоях скальных образований, после них следовал бы пустой слой переходного периода (соответствующий изгнанию из Эдема или, возможно, Всемирному потопу), а затем, в более поздних слоях, нам попадались бы только современные виды живых организмов. Однако это даже отдаленно не напоминает то, что мы наблюдаем сегодня.
Никакого разделения допотопных и послепотопных слоев не наблюдается. То, что мы видим вместо этого, – единый массив, демонстрирующий нам тенденцию к постепенному увеличению биоразнообразия. Это именно то, что предсказывает дарвиновская эволюция. Каждое новое поколение, несущее в себе новые возможности небольших изменений, приводит к постепенному распространению «пригодных» признаков, которые помогают видам конкурировать. Распространение в относительно незаселенных местах обитания и изоляция небольших популяций стимулируют появление новых видов. Чем больше различных видов живых существ появляется на свет, тем больше различных экосистем и энергетических ресурсов может быть использовано. Насколько мы можем судить, замедлять естественный рост биоразнообразия могут катастрофы, такие как столкновение с астероидом, немассовые вымирания, например вследствие обширных оползней, ну и, конечно, мы. Люди, по-видимому, до сих пор являются причиной массовых вымираний.
Конечно, доказательства не безупречны. Анализируя окаменелости, найденные по всему миру, мы понимаем, что наши находки составляют ничтожный процент по сравнению с ненайденными свидетельствами. Ведь, если окаменелому захоронению группы организмов целых три миллиарда лет, шансы на обнаружение таких захоронений невелики. Не каждое захоронение переживет такое длительное путешествие во времени. Тектонические плиты постоянно смещаются и передвигаются. Земли затапливаются и обмелевают, и так по нескольку раз. Чем дольше окаменелые останки находятся в земле, тем больше у них шансов на повреждение, разрушение или исчезновения. Но тем не менее, даже принимая во внимание это обстоятельство, мы считаем, что более поздние окаменелости демонстрируют большее биоразнообразие.
Во главе этого разнообразия стоит энергия. В преподавании предметов естественно-научного цикла мы обычно говорим, что энергия – это то, что заставляет объекты двигаться, бежать, а события – случаться. Та к же и с живыми системами. Они (и мы, конечно) нуждаются в энергии, чтобы жить, двигаться, расти и размножаться. Если мы спросим себя: «Какая энергия более всего доступна для живых существ?», то остановимся, по крайней мере, на двух источниках. Первый – это солнечный свет. Второй – внутренняя энергия Земли. То же, вероятно, справедливо и для жизни в других мирах (если она существует), и позже мы поговорим об этом.
Неважно, кто вы – зеленое растение или кто-то, кто питается зелеными растениями, а может быть, вы тот, кто ест тех, кто питается зелеными растениями, – в любом случае, максимальное количество солнечного света вы найдете в районе экватора. И потому неудивительно, что в тропическом лесу и возле тропических коралловых рифов живых организмов гораздо больше, чем на бескрайних ледяных просторах Арктики и Антарктики, ну, если не брать в расчет человеческие полярные станции, конечно. Наряду с огромной численностью живых существ, в районах вблизи экватора наблюдается гораздо большее разнообразие видов по сравнению с северной и южной околополюсными областями.
Кроме того, существует определенная градация разнообразия. В амазонских тропических лесах разнообразие живых организмов на квадратный метр или гектар больше, чем в тропических лесах Белиза или Гватемалы. Зато в них, в свою очередь, палитра разнообразия шире, чем в бореальных лесах Северной Канады. На острове Северный Новой Зеландии, расположенном ближе к экватору, разнообразие чуть больше, чем на острове Южном, находящемся ближе к Южному полюсу. Конечно, есть и другие местные факторы, в частности, ливни, но в целом такая тенденция все же сохраняется. В принципе, вы можете и сами обнаружить доказательства этого явления: если вы живете в США, сравните заросли на заболоченных территориях Луизианы с растительностью в верховьях реки Миссисипи в штате Миннесота.
Районы Земли, где количество потребляемой энергии больше, также демонстрируют большее биоразнообразие. Такая тенденция к уменьшению биоразнообразия по мере удаления от экватора является еще одним свидетельством эволюции. Эти экосистемы существовали в течение долгих, долгих лет, и чем дольше экосистема функционирует, тем больше организмов в ней появляется. Наращивая численность, они несут в себе больше мутаций и больше вариаций. Изменения в каждом новом поколении на протяжении долгих лет в конечном итоге приводят к формированию биологически разнообразной экосистемы.
Внутренняя энергия Земли может проявлять себя по-разному в отношении рассчитывающих на нее организмов. Ядерный распад природных радиоактивных элементов, таких как уран и торий, поддерживает ядро планеты в расплавленном состоянии. Мы можем почувствовать эту энергию, когда тепло подбирается слишком близко к поверхности земли. Она приводит в действие гейзеры, гидротермальные биотопы, вулканы и вызывает землетрясения. Однако за последние несколько десятилетий ученые обнаружили, что эта энергия также питает целые экосистемы на дне океана – доселе неизвестные области биологического разнообразия.
Глубины океана – холодного, недружелюбного, сокрушительного – исследовать очень трудно. Любое оборудование, направленное к его глубинам, должно выдерживать эти суровые условия. На глубине царит кромешный мрак. Свет огней глубоководных подводных лодок или подводных аппаратов поглощается, и освещенными оказываются всего несколько метров пути, поэтому изображения, которые мы получаем оттуда, охватывают площадь, не превышающую размера большой гостиной. Как правило, исследуя дно океана, мы наталкиваемся на довольно редкие признаки жизни но только не когда речь идет о геотермальных биотопах – глубоководных океанических отверстиях. В этих необычных местах в кромешной тьме вовсю процветают экосистемы, питающиеся геотермальной энергией. Здесь можно встретить огромных красноголовых кольчатых червей, необычных рыб, крабов-альбиносов и моллюсков размером с футбольный мяч – эдакий стейк, пахнущий болотом.
Организмы, обитающие в районе этих глубоководных «оазисов», отличаются от тех, что живут у поверхности. Их метаболизм основан на химическом взаимодействии с горячей, богатой морскими питательными веществами водой. Мы называем этот процесс хемосинтезом, по аналогии с фотосинтезом, наблюдаемым у зеленых растений. Глубоководным моллюскам необходимо тепло и сероводород (ядовитый для нас с вами), в то время как моллюски, обитающие ближе к поверхности воды, зависят от фотосинтеза планктона, который они прокачивают через свою систему пищеварения. Несмотря на то что глубоководные геотермальные экосистемы представляют собой нечто удивительное и невообразимое, они обнаруживают гораздо меньшее разнообразие, чем экосистемы, получающие прямой солнечный свет. Среди обитающих в этих глубоководных экосистемах организмов удалось выявить около 1300 различных видов. В тропических лесах Амазонки на территории в один квадратный километр мы можем встретить до 40 тысяч видов насекомых, и это только насекомые! А теперь прибавьте к этому деревья, обезьян, пауков и змей, и разнообразие дождевого леса окажется в тысячу раз богаче. С чего бы это?
По сути, количество доступной энергии на дне океана заметно ограничено. Температура воды в некоторых из этих гидротермальных «оазисов» достигает 400°С, но таких участков не так уж много, и все они расположены на достаточно ограниченной территории – известно лишь несколько сотен локаций вдоль активного вулканического разлома на дне океана (вода на такой глубине не кипит, потому что не может образовывать пузырьки пара из-за огромного давления океана). Солнечная энергия, напротив, достает до каждой точки планеты, а ее интенсивность достигает мощности в 1000 Вт на квадратный метр.
Это отступление об океанических «оазисах» я сделал для того, чтобы наглядно продемонстрировать, как работает эволюция. Меньшее разнообразие на каждый метр темного океанического дна по сравнению с ярко освещенным лесом – это именно то, чего и следовало ожидать. На поверхности Земли энергии для обеспечения живых организмов гораздо больше. Организмы размножаются быстрее, и в конечном итоге мы получаем большее разнообразие. В глубинах холодного океана жизнь бьет ключом лишь там, где для поддержания системы достаточно энергии. Здесь просто не хватает энергии для того, чтобы запустить программу наращивания биоразнообразия.
В 1990-е годы для шоу «Билл Най – научный парень» мы сняли целый эпизод, посвященный биоразнообразию (выпуск 9). В то время мы были уверены, что самые богатые в плане разнообразия экосистемы находятся не в реках и не в коралловых рифах на морском мелководье, а где-то между – в устьях рек, там, где река встречается с морем. Позже появилось предположение, что самой богатой с точки зрения разнообразия экосистемой можно считать экваториальные тропические леса. Как бы то ни было, наибольшее разнообразие можно наблюдать там, где есть много пресной воды.
Если смотреть на Землю из космоса, океан покажется самым большим пятном на планете. Логично предположить, что и разнообразие в нем будет самое большое. К тому же раз уж мы, как и большинство живых существ, в значительной степени состоим из воды, можно подумать, будто жизнь зародилась в океане и вполне ожидаемо, что жизнь в нем должна была продолжать эволюционировать, а значит, пополняться новыми видами. Мы могли бы прийти к заключению, что любое место в океане, куда попадает солнечный свет и где достаточно глубоководных питательных веществ, будет обнаруживать огромное многообразие видов. Однако, как правило, самые богатые с точки зрения разнообразия экосистемы находятся не в океане.
Коралловые рифы, без сомнения, таят в себе огромное разнообразие жизни. Я не раз наслаждался дайвингом в северо-западной части Тихого океана, в районе коралловых рифов на Гавайях, и у калифорнийского побережья и могу заверить, что вы и за час не назовете столько видов, сколько обитает в этих местах. Еще я часто думаю о незаметных глазу видах – бактериях, вирусах, прозрачных книдариях (больше известных как медуза) и похожих на камни губках. Ведь всего за пару погружений перед вами пройдут тысячи и тысячи видов этих организмов.
Точно так же, исследуя дождевые леса вдоль реки Сибун в Белизе, реки Виринаки в Новой Зеландии и реки Хох в Соединенных Штатах, я просто не мог поверить, что все это происходит со мной. В каждом из этих мест буквально кожей ощущаешь бесчисленное множество видов, которые вьются, роятся, охотятся и спасаются от хищников прямо перед вашим носом. И если бы мне сказали, что именно здесь скрывается самое богатое биологическое разнообразие на Земле, я бы поверил.
По своему опыту вы наверняка знаете, что пить соленую воду нельзя. Иначе вы просто заболеете. Скорее всего, вы также понимаете, что, за исключением некоторых замечательных видов, нельзя перемещать морскую рыбу в пресную воду и наоборот. Рыба погибнет. Вероятно, в школе вы проводили классический опыт, изучающий явление, которое химики называют осмосом. Если вы выдержите два сырых яйца в уксусе, таким образом растворив их скорлупу, а затем поместите одно яйцо в дистиллированную воду, а другое – в соленую, вы сможете пронаблюдать, как в соленой среде молекулы воды будут медленно проходить сквозь мембрану, оставляя молекулы соли снаружи. В результате яйцо в дистиллированной воде увеличится в размерах, а то, что в соленой, – уменьшится. Подобные мембранные процессы, казалось бы, разделяют два типа экосистем: речные и морские. Обе они в значительной степени остаются самостоятельными, за исключением областей в устьях рек.
Здесь, в местах, где реки впадают в море, происходит смешение пресноводного биоразнообразия с океаническим. Не стараясь вытеснить конкурента, обе системы начинают сотрудничать. Скорее всего, причина этого в том, что экосистемы с большим разнообразием видов могут приспосабливаться к происходящим изменениям окружающей среды. Это еще одна эволюционная идея, доступная для проверки опытом, и ученые определили, что она правдива – что разные экосистемы становятся вместе более надежными.
Устойчивость экосистемы можно оценить путем измерения количества и массы всех живых существ до и после серьезной перемены в условиях окружающей среды. Если наступила засуха или выпало необычное количество осадков, или случились резкие перепады температуры, от заморозков до палящего зноя, то чем большим разнообразием обладает система, тем лучше ее видам удается выживать и размножаться. Это гипотеза. Есть, по крайней мере, два способа ее проверить. Мы можем анализировать живые системы, в которых биоразнообразие сокращалось, и те, в которых увеличилось, либо же мы можем проводить наблюдения за экосистемами в оба этих момента. В любом случае эта теория выдерживает проверку. Большее разнообразие обеспечивает большую надежность экосистемы. Это объясняет, почему устья рек демонстрируют настолько богатое разнообразие. И в пресноводной, и в морской экосистемах уже достаточно всевозможных видов. Прочная паутина жизни помогает морским организмам приспособиться к пресной воде, а пресноводным – к соленой. Разнообразие порождает еще большее разнообразие.
Альтернативный вариант также кажется весьма правдоподобным: места с наименьшим разнообразием имеют больший риск потерь. К сожалению, отыскать районы, в которых биоразнообразие сократилось, не составляет никакого труда. Люди достаточно напортачили во всех уголках мира, так что такого понятия, как нетронутая природа, на данный момент практически не существует. Я долгие годы занимался покорением гор Тихоокеанского северо-запада и отлично помню момент, как, взобравшись на вершину горы Сент-Хеленс и обернувшись к северу, дабы полюбоваться великолепным видом горы Ренье, заметил облако настоящего смога. Необязательно разбираться в подробностях загрязнения воздуха, чтобы понять, что этот смог идет туда от наших любимых городов Сиэтл и Портленд. Разумеется, смог пагубно отражается на популяции воздушных насекомых. Смог сокращает их численность. В свою очередь, количество растений, обитающих в вулканических почвах, также немного снижается, поскольку уменьшается количество азота, образующегося от останков насекомых и помогающего растениям укорениться. Вид с горы, конечно, по-прежнему великолепен, только вот само место уже нельзя назвать нетронутым.
Если вы действительно хотите пощекотать себе нервы, отправляйтесь на ферму, практикующую откорм скота по замкнутому циклу (Confident Animal Feeding Operation – CAFO). Вот это да. Домашний скот держат в ограниченном пространстве на специальной диете, позволяющей им очень быстро откармливаться. Их копыта вытаптывают все пастбищные площади. Их экскременты растекаются во все стороны, отравляя все вокруг. Ну и конечно, скот от души пичкают антибиотиками для подавления заболеваний, которые могут легко передаваться от одного животного к другому, что в свою очередь может привести к быстрой эволюции возбудителей этих заболеваний, тем самым делая те же антибиотики неэффективными. Вот так и получается. Пока мы едим мясо, мы производим новые штаммы болезней и уничтожаем водоемы. Уверен, что, осознавая этот процесс, мы можем все исправить. Очень на это надеюсь.
В современных крупномасштабных фермерских хозяйствах мы видим тысячи гектаров или акров, заселенных одной культурой. В то время как эти «монокультуры» облегчают фермерам и сельскохозяйственным комбайнам уборку урожая, они также делают культуру более восприимчивой к вредителям или паразитам. Будь вы кукурузным мотыльком, вам не пришлось бы летать туда-сюда в поисках пищи – вы могли бы преспокойно оставаться на месте и целыми днями поедать стебли и початки, занимающие многие тысячи акров. Это актуально как для ферм, организованных человеком, так и для дикой природы. Монокультура действительно весьма уязвима.
Часто лесные экосистемы – особенно леса умеренного пояса – выглядят однородными. Например, западная Канада с воздуха кажется бескрайним еловым покрывалом. Однако есть важное и достаточно заметное отличие обширных естественных лесополос от лесопосадок, организованных человеком, – это возраст. В естественных насаждениях присутствуют деревья всех возрастов: высокие старые и низкие молодые. Так вот старые упавшие деревья обеспечивают запас питательных веществ для следующего поколения. Лесной покров таит в себе целые миры микробов, которые поддерживают жизнедеятельность корневых систем растущих и фотосинтезирующих деревьев. В этом, казалось бы, единообразном вечнозеленом лесу на самом деле присутствует огромное, невидимое глазу, биоразнообразие.
Весной на северо-западном побережье Тихого океана пыльца клубится, словно густой желтый туман. Даже если вы не страдаете аллергией, вы все равно сможете ощутить пыльцу в своих носовых проходах.
Ученые проводили занимательные эксперименты, показывающие влияние биоразнообразия. На одном участке исследователи высаживали исключительно монокультурные травы, а на другом – разнотравье, представленное десятками видов. В течение первых нескольких лет монокультурные посадки демонстрировали большой рост. Видимо, монокультурные посадки образовывали больше растительной массы, так называемой биомассы, по сравнению с областями разнотравья. Однако по прошествии примерно десяти лет разнотравное поле оказалось более успешным, произведя больший объем биомассы и более здоровые растения – а значит, и более здоровых животных, поедающих эту траву, – по сравнению с монокультурными плантациями.
Судя по всему, это связано с тем, что разнообразие приводит к улучшенной способности экосистемы приспосабливаться к изменениям в таких вещах, как погода, климат или появление некоторых новых видов. Рассмотрим это на упрощенном примере. Предположим, что у нас есть два луга – монокультурный и разнотравный. На разнотравном лугу различные виды трав и цветов производят пыльцу в разное время года, новые семена и пыльца появляются здесь с разрывом в несколько недель или даже дней. Опылителям, таким как летучие мыши, птицы и пчелы, здесь всегда есть чем заняться. В любой момент воспроизводственного цикла они будут где-то поблизости. При этом монокультурный луг, где вся пыльца появляется одновременно, будет испытывать дефицит опылителей. Популяции летучих мышей, пчел и птиц просто не смогут прокормить себя в перерывы между этапами производства нектара и пыльцы. В результате пострадают и травы, и птицы с пчелами и летучими мышами. Без разнообразия каждый из видов становится менее успешным. Разнообразие обеспечивает устойчивость.
Каждый день вы можете наблюдать влияние человека на окружающую среду. Мы отравляем территории: вдоль наших дорог – горы мусора, вонь от свалок и углекислота загрязняют воздух, коралловые рифы вымирают, огромные районы Китая и Африки (уже заметные на спутниковых изображениях) подвергаются опустыниванию, а в Тихом океане дрейфует немыслимое количество отходов из пластика. Все это – прямые доказательства нашего воздействия на мир. Каждый день мы уничтожаем один вид живых организмов. Считается, что из-за людей вымирание видов происходит в тысячу раз быстрее, чем это случилось бы в естественных условиях.
Многие наивно (а некоторые, может быть, и с умыслом) утверждают, что исчезновение видов не играет особой роли. Ведь, судя по палеонтологической летописи, около 99 % всех видов живых существ, которые когда-либо жили на планете, исчезло навсегда, но при этом сегодня у нас все в порядке. Что страшного в том, что мы, будучи частью экосистемы, уничтожаем множество видов живых существ? Мы просто избавляемся от того, что нам не нужно или для нас необязательно.
Основная проблема здесь заключается в том, что, в некотором смысле, понимая, что может стать или что стало с отдельными видами, мы не можем сказать наверняка, что произойдет с экосистемой вымершего вида. Мы не можем предсказать поведение всей это сложной, взаимосвязанной системы и прогнозировать возможные изменения. Тем не менее мы можем быть абсолютно уверены, что путем сокращения или уничтожения биоразнообразия, наш мир будет в меньшей степени способен к адаптации. Наши фермы будет менее продуктивными, наша вода – менее чистой, а наша земля – менее плодородной. У нас будет меньше генетических ресурсов для разработки лекарств, развития промышленности и выращивания урожая.
Биоразнообразие – это результат процесса эволюции и в то же время это страховка, поддерживающая этот процесс. Для того чтобы наши собственные гены оказались в будущем и дали нашим потомкам возможность жить долго и счастливо, мы должны обратить эту тенденцию вспять и постараться сохранить столько биоразнообразия, сколько возможно. Если мы этого не сделаем, мы рано или поздно превратимся в окаменелости вымершего вида, пополнив собой палеонтологические летописи Земли.
13. Палеонтологические летописи и взрывы
Нередко, говоря о древности, люди упоминают «палеонтологические летописи». Однако стоит заметить, что такие летописи – отнюдь не запланированная запись. Здесь никто не шел на студию звукозаписи, где можно спокойно и методично записать несколько треков так, как это делают рок-н-ролльные группы. Свидетельства, скрывающиеся в горных породах Земли, больше похожи на запись группы, играющую с неисправным микрофоном, а затем случайно записавшую несколько песен. Кроме того, когда эти треки были записаны, почти все окончательные варианты песен потерялись. Большая часть живых существ не сохранилась в окаменелостях, а большинство окаменелостей в конечном итоге оказалось в местах, где их невозможно обнаружить. Весьма впечатляет, что палеонтологи все-таки смогли восстановить жизнь отдельных растений и животных. Просто удивительно, что им удалось найти достаточно окаменелостей, чтобы определить диапазон всплесков и упадков в истории эволюции, в том числе один совершенно выдающийся пример эволюционного новообразования, который привел к появлению всех крупных животных, существующих на сегодняшний день.
Давайте на мгновение вернемся назад и подумаем, что нужно для того, чтобы стать окаменелостью. Прежде всего, вы должны быть похоронены. Не знаю как вы, но я бы предпочел, чтобы я сначала умер. Тем не менее с точки охотника за окаменелостями, чем меньше времени умерший оставался на солнце, или его омывали морские воды, или в нем ковырялись остроклювые птицы, тем лучше. Как бы жутко это ни звучало, но для палеонтолога лучше всего будет, если вас похоронят заживо. Место захоронения, как правило, должно быть влажным для того, чтобы тело лучше устроилось в почве. Затем мокрый песок или земля должны полностью высохнуть так, чтобы микроорганизмы не вызывали гниение останков. После этого ваше тело должно оставаться в своем захоронении в течение многих лет, точнее, миллионов лет, в то время как в ваши ткани будут медленно просачиваться минералы, превращая некогда живую структуру в камень.
Этот необычный процесс является, пожалуй, самым несовершенным способом хранения, который вы только можете себе представить. Практически каждое животное и растение, жившее когда-либо на Земле, исчезло без следа. Предположим все же, что окаменелость прекрасно сохранилась, но затем угодила под тектоническую плиту размером с один из континентов Земли. Тогда, растворившись в расплавленной породе, она станет частью магматической мантии. Ее структура исчезнет, словно ледяная скульптура с корпоративного банкета на следующее утро.
Только благодаря очень редкой случайности мы можем обнаружить хоть какие-то следы прошлого. Вот почему каждое открытие новых (или старых?) окаменелостей становится настоящим событием. Кстати, крупные окаменелости найти легче, чем мелкие. Проще встретить бедро тираннозавра, чем палец какого-нибудь животного размером с голубя, пусть даже оба они сохранились в одном и том же геологическом отложении. Этот эффект отбора мог повлиять на наше понимание экосистемы древних динозавров. Мы можем предполагать, что большие существа доминировали, тогда как, возможно, на самом деле мелких животных было гораздо больше, просто они не так часто обнаруживаются при раскопках и среди останков динозавров.
Чем глубже мы копаем, тем старше животные и растения, которые мы находим. Мы можем проследить развитие некоторых видов на протяжении миллионов лет. Окаменелостей трилобитов так много, что ученые могут классифицировать их на отряды, подотряды, семейства, подсемейства и т. д., вплоть до пола и особей, как это делают биологи в отношении существ, живущих в данный момент.
Мы можем проследить родословную трилобитов более чем на 250 млн лет назад. Трилобиты напоминают мне крабов и омаров. Они обладали жесткими раковинами, которые сохраняли их останки, когда те оказывались захороненными и медленно обращались в камень. Прогулявшись по центральной части штата Нью-Йорк, я мог бы найти окаменелости трилобитов повсюду. С другой стороны, на Земле существует сравнительно мало ископаемых животных с мягкими частями тела. Когда, например, мы находим окаменелости древних носорогов, мы почти никогда не можем найти останки их ушей. Мягкие части тела, как правило, растворяются, вместо того чтобы окаменеть.
Есть несколько важных примеров ископаемых, которые демонстрируют и мягкие, и твердые части тел давно вымерших существ. Они играют очень важную роль в истории раскопок и в нашем понимании эволюции. Я имею в виду некоторые окаменелости, найденные в сланцах – осадочных породах, из которых раньше делали школьные классные доски. Сланцы, найденные в формировании Бёрджесс в Канаде, широко известны, поскольку местные окаменелости сохранились просто идеально, к тому же они охватывают поистине исключительный период истории Земли.
В 2005 году, работая над телешоу о великих научных открытиях, я имел прекрасную возможность подержать несколько бёрджесских окаменелостей в своих руках. Изумительные окаменелости с серебристыми линиями, сохранившимися в слоях очень гладкого, почти черного камня, поистине великолепны. Эти твердые камни можно довольно легко разделить на идеально плоские, четкие слои. Опытные геологи могут лишь слегка подковырнуть открытые части сланца своим скальным молотком, который всегда при них, и таким образом отделить слои друг от друга, словно страницы в книге. Район Бёрджесс расположен в карьере Уолкотта в Британской Колумбии. В настоящее время он является частью канадских Скалистых гор, но когда-то это была огромная стена из грязи, бывшая частью древнего океанского рифа – он датируется примерно 500 млн лет назад, то есть кембрийским периодом, названным по одноименной области в Уэльсе, Великобритания (по давней традиции геологические периоды получают свои названия по месту, в котором впервые были обнаружены и занесены в каталог соответствующие им отложения. Совершенно случайно и та, и другая местность – Уэльс и Бёрджесс – когда-то относились к Британской империи).
Продолжив изучение раскопок, палеонтологи предположили, что эта древняя гигантская стена из грязи подломилась в один момент. Она упала или соскользнула вниз и моментально похоронила под собой бесчисленное количество морских существ, захлебнувшихся в растворе из ила и морской воды. В бёрджесских сланцах нет никаких признаков, свидетельствующих о том, что какое-нибудь существо пыталась выбраться или спастись. Все они, скорее всего, были обездвижены и задохнулись в своей ловушке. Не стоит слишком сильно об этом задумываться, иначе можно очень расстроиться. Тем не менее для нас, познающих свое место в процессе эволюции, эта находка нечто необычайное. Ни одна другая когда-либо исследованная область раскопок не открывала окаменелости такого высокого качества, как те, что были найдены в сланцах Бёрджесс – по-видимому, потому, что древний ил в этих местах отличался исключительной однородностью.
В сланцах Бёрджесс скрывается множество прекрасно сохранившихся раковин и тел десятков животных, которые были абсолютно неизвестны науке до момента открытия сланцев палеонтологом Чарлзом Уолкоттом, произошедшего в 1909 году. Однако древность и значимость этих окаменелостей были оценены по достоинству только в 1966 году, когда несколько исследователей повторно изучили место раскопок и открыли истинный возраст окаменелостей, осознав разнообразие захороненных здесь существ. Тщательно отсняв, внимательно проанализировав, а затем аккуратно, слой за слоем отделив изображения от сланцевых оков, исследователи смогли восстановить размеры и формы древних существ. Они осознали, что смотрят на животных, которые непонятно как плавали, непонятно как ходили и нападали на добычу таким образом, который для многих вообще не мыслился возможным. Знаете ли вы, к примеру, животное, которое подобно
Некоторые биологи-эволюционисты утверждают, что обилие ископаемых, сохранившихся в сланце этого отрезка кембрийского периода – около 500 млн лет назад, – наглядно демонстрирует, что жизнь на Земле когда-то была гораздо более разнообразной, чем сегодня, хотя большинство не согласны с таким утверждением. Вполне разумно предположение, что эти весьма необычные существа появились в результате естественного отбора, но их тела оказалась неработоспособными в долгосрочной перспективе. Они были вытеснены более поздними животными и их предками, которых мы наблюдаем сегодня. Эти уродцы навсегда исчезли с дальнейших страниц палеонтологической летописи.
На мой взгляд, эти животные не так уж сильно отличаются от тех, что мы видим сегодня, если согласиться с идеей, что любой отросток и любой орган использовался этим животным тогда, а в модифицированных формах они служат беспозвоночным морским существам и сегодня. Посмотрите на этих существ и обратите внимание на те особенности, которыми они резко отличаются от всего того, что плавает вокруг нас сегодня. Они из древнего, совершенно незнакомого нам подводного мира.
Окаменелости Бёрджесс уникальны в своих свидетельствах о жизни кембрийского периода, но для меня необычность этого места не так уж необычна. Во-первых, сохранить окаменелость в природе – это уже трудно, а найти окаменелые останки мягкотканных организмов, к какому бы геологическому периоду они ни относились, еще труднее. Мне кажется логичным, что, если бы мы просто знали, где искать, мы могли бы найти множество других удивительных животных и растений, запечатленных палеонтологической летописью. Более чем две трети нашего мира находится под водой. Я полагаю, что существует огромное множество обильных палеонтологических захоронений, о которых мы так никогда не узнаем, поскольку находятся они где-то в глубинах вод либо погребены под современным или более новым детритом (это совокупность мелких осадков, представляющих собой продукты жизнедеятельности планктона, которые оседают на дне). Сланцы Бёрджесс были обнаружены через целых 50 лет после того, как Дарвин опубликовал свой фундаментальный труд. Я уверен, что есть еще множество мест, которые стоят того, чтобы на них посмотреть.
Наряду с великолепными окаменелостями, сланцы Бёрджесс также примечательны представленным в них периодом развития живых организмов – эпохой стремительных эволюционных новообразований, получивших название «Кембрийского взрыва». За 20 млн лет количество новых видов в окаменелостях, найденных по всему миру, увеличилось в 20 раз. Этот внезапный рост биологического разнообразия нередко представляется великой эволюционной загадкой. Креационисты очень часто говорят о Кембрийском взрыве как о произошедшем в одно мгновение явлении. Для меня это очередной пример крайнего невежества либо очень ограниченного критического мышления.
Для начала я должен поспорить по поводу слова
Поделиться книгой: