Очень краткая история жизни на Земле: 4,6 миллиарда лет в 12 лаконичных главах

Но простота – еще не повод для пренебрежительного отношения. Губки своим появлением изменили мир.

Поселившись среди укрывающих морское дно слизистых «ковров», губки принялись фильтровать морскую воду. Одна губка за день профильтровывает совсем небольшой объем, но за миллионы лет миллиарды губок проделали впечатляющую работу – медленно и непрерывно, вне доступа кислорода, на дне накапливался углерод. К тому же губки очистили воду вокруг себя от детрита, который иначе был бы переварен дышащими бактериями. В результате количество растворенного в морях кислорода медленно, но неуклонно повышалось, как и в воздухе над водой[32].

Над губками, в приповерхностном, освещенном солнцем слое воды, медузы и маленькие червеподобные создания питались еще более крошечными эукариотами и бактериями[33]. Чем ближе к поверхности – тем больше кислорода, но богатые углеродом тела планктонных животных быстро тонули, а не оставались дрейфовать – и еще большее количество углерода оказывалось вне досягаемости для молекулярного кислорода. Поэтому в океане и в атмосфере его накапливалось еще больше.

Планктонные создания были уже достаточно велики, чтобы их (не всех, конечно) можно было разглядеть невооруженным глазом. Но все же большинство их них были достаточно мелки, чтобы обмениваться с окружающей средой питательными веществами и отходами жизнедеятельности путем простой диффузии через всю толщу тела. Те же обитатели планктона, кто стал крупнее, обзавелись специальным приспособлением для поступления пищи – ртом. Он же, впрочем, выполнял и обратную задачу, являясь одновременно анусом.

Когда ничем больше не примечательные черви обзавелись отдельным анусом, это привело к биосферной революции. Теперь отходы жизнедеятельности не оставались растворенными в окружающей морской воде, а формировали твердые гранулы, которые быстро опускались на дно. Так началась настоящая «гонка ко дну»: дышащие кислородом организмы, разлагающие органические останки, стали собираться на дне, а не распределяться по всей толще воды, как раньше. Мутные застойные воды становились чище и еще богаче кислородом, закладывая основу для появления более крупных живых существ[34].

Появление ануса имело и еще одно очень важное последствие. Животное, у которого на одном конце есть рот, а на другом анус, волей-неволей выбирает совершенно определенное направление движения – «головой» вперед, «хвостом» назад. Поначалу они просто ползали по дну, собирая обрывки слизистого бактериального «ковра», покрывавшего его уже два миллиарда лет, и кусочки осевшего на него детрита.

Затем они начали закапываться под бактериальные маты. А затем начали их есть. Эпоха безраздельного владычества строматолитов закончилась.

Доев же строматолиты, животные принялись друг за друга.

Случались и другие глобальные оледенения, представлявшие собой проблему. Но проблемы – двигатель эволюции. Процветающие морские водоросли обеспечивали ранним животным гораздо лучшее питание, чем бактерии[35].

Возможно, именно суровость криогенового оледенения толкнула животных на путь усложнения. Что нас не убивает, то делает нас сильнее – и животным просто не оставалось ничего иного, как двинуться по этому пути, чтобы на заре своего существования выжить в таких условиях. И когда льды отступили – а льды всегда отступают, в истории Земли не случалось иного, – оставшиеся животные были изящнее и коварнее своих предшественников. И теперь они были готовы к любым испытаниям, какие бы ни уготовила им родная планета.

Животные внезапно появились в палеонтологической летописи около 635 миллионов лет назад, во время, называемое эдиакарским периодом. Это был расцвет прекрасных, напоминающих листья организмов – вендобионтов, – которые упорно сопротивляются попыткам понять, что же они такое[36]. И если родство некоторых из них с современными животными не вызывает сомнений, то другие представители могли быть лишайниками, грибами или колониями каких-то микроскопических организмов – или же чем-то столь чуждым нынешним формам жизни, что нам просто не с чем их сравнивать.

Среди них была восхитительная дикинсония (Dickinsonia) – широкое, но плоское, как блин, сегментированное существо, которое легко представить грациозно скользящим по донным отложениям, словно сегодняшние плоские черви или голожаберные моллюски[37]. Другой известный вендобионт – кимберелла (Kimberella) – является, скорее всего, очень древним родственником моллюсков[38]. Рангеоморфов вообще не удается соотнести ни с какой известной нам группой животных. Напоминающие батон-плетенку, они, скорее всего, вели прикрепленный образ жизни, отпочковывая дочерние организмы, словно клубника – усы[39]. Мир этих странных, прекрасных и ни на что не похожих созданий был тих и спокоен. Обитали они на мелководьях, среди водорослевых зарослей[40].

Ранние вендобионты были мягкотелыми листоподобными созданиями. Существа, более похожие на привычных нам животных, способные к полноценному активному движению, появились несколько позже – около 560 миллионов лет назад. Одновременно с ними повсеместно появляются ихнофоссилии, или окаменевшие следы, – останки не самих животных, а признаков их деятельности: следов и нор. Ихнофоссилии столь же важны, как следы злодея, только что скрывшегося с места преступления. По следам можно определить телосложение преступника и даже какие-то элементы его намерений. А вот об одежде, в которой он был во время преступления, по следам сказать ничего нельзя, как и об оружии, которое было у него в руках, – для этого нужно застать его непосредственно в момент преступления. С ихнофоссилиями это удается крайне, крайне редко. Так случилось с окаменелостями Yilingia spiciformis из самого конца эдиакария. Иногда на концах дорожки следов находят оставивших их животных – они похожи на кольчатых червей, которых рыбаки часто используют как наживку[41].

Значение ихнофоссилий трудно переоценить. Это стоп-кадр, запечатлевший момент, когда животные начали передвигаться. До тех пор животные вели сидячий образ жизни – по крайней мере, какую-то часть своего жизненного цикла. Практически всегда дорожку следов оставляют животные, способные к направленному мышечному движению. Нет никакой необходимости двигаться в каком-то конкретном направлении, если еда везде вокруг. А вот если животное, обладающее ртом, устремляется куда-то – значит, оно чего-то ищет и это «что-то» – еда. Когда-то, в середине эдиакария, животные принялись активно поедать друг друга. И когда это случилось, животные так же активно старались найти способ не быть съеденными.

Животное, роющее нору в иле, должно обладать плотным упругим телом, чтобы проникнуть в толщу осадка. Этого можно достигнуть разными способами. Тело роющего животного может быть укреплено внутренним скелетом, как у таксы, или внешним, как у рака. Внешние скелеты обычно сначала мягкие и гибкие, как у креветки, но могут минерализоваться и твердеть, словно у омара. Другой подход – «собрать» тело из повторяющихся сегментов, наполненных жидкостью и разделенных перегородками. Завернув сегменты в плотный мускулистый покров, можно продвигаться в почве, опираясь на него. Такой вариант выбрал дождевой червь.

Так же поступают и морские родственники дождевого червя, но они помогают себе рыть, ползать и плавать гибкими, похожими на ножки придатками на каждом сегменте. Самые древние окаменевшие следы – например Yilingia spiciformis – могли быть оставлены именно такими существами.

Животные, подобные дождевому червю, устроены сложнее, чем медузы или примитивные плоские черви. Главным их отличием является наличие внутренностей.

У медуз и плоских червей внутренностей практически нет. Их кишка – это просто впячивание (инвагинация) тела, соединяющегося с внешним миром единственным отверстием, которое является одновременно и ртом, и анусом. Более сложные же животные, напротив, имеют сквозной кишечник со ртом на одном конце и анусом – на другом. У них могут быть внутренние полости тела, отделяющие кишечник от покровов, в которых формируются внутренние органы.

Животные, чей уровень организации близок к медузе, как правило, лишены таких полостей. Наличие внутренних полостей означает, что рост кишки и внешних покровов теперь не взаимосвязан и позволяет формироваться сложному кишечнику, а размерам тела – увеличиваться. Сложный кишечник и большое тело оказываются очень кстати, когда вам придет в голову заняться поеданием соседей по местообитанию. А еще вам понадобятся зубы. Если же вы хотите защититься от съедения, вам понадобится броня. Тела животных Эдиакарского сада были мягкими, водянистыми и беззащитными. Изгнание из рая оказалось жестоким и беспощадным – и было вызвано очередным потрясением планетарного масштаба.

Произошло это в следующем раунде интенсивного выветривания в самом конце эдиакария. Климат нанес такой удар, что практически вся суша была стесана до скального основания и смыта в океан. Это привело к двум важным последствиям. Во-первых, из-за значительного повышения уровня океана были затоплены обширные прибрежные пространства, благодаря чему морские обитатели получили новый простор для освоения. Во-вторых, в океане внезапно оказалось в достатке разнообразных химических веществ – в частности кальция, без которого не построить скелет или раковину[42].

Самые древние известные минерализованные скелеты принадлежат клаудинам (Cloudina), жившим около 550 миллионов лет назад. Клаудины были похожи на стопку крошечных вафельных рожков для мороженого[43]. Их остатки встречаются повсеместно, и, несмотря на свою древность, некоторые из них просверлены каким-то неизвестным хищником[44]. Чуть позже, примерно 541 миллион лет назад, в палеонтологической летописи появляются тоже широко распространенные следовые дорожки трептихнус (Treptichnus) – окаменевшие норы, оставленные в донном иле неизвестным животным. Их появление отмечает начало кембрия – периода второго великого расцвета животных. Животных, которые закапывались, плавали, сражались и пожирали друг друга. Животных с твердыми скелетами, укрепленными кальцием. Животных, у которых были зубы.

Самые известные кембрийские животные – это, пожалуй, трилобиты. Это были членистоногие[45], своим видом напоминающие нынешних мокриц. Они процветали в морях, начиная с раннего кембрия и до девона, когда их звезда закатилась. Окончательно же они вымерли в конце пермского периода примерно 252 миллиона лет назад.

Окаменелые останки трилобитов довольно распространены. Почти во всех любительских коллекциях найдется свой трилобит (и не один), но их привычность и многочисленность – не повод их недооценивать. Трилобиты изысканно красивы, а устроены не менее сложно, чем современные животные. Они обзавелись экзоскелетами и линяли по мере роста, точно как современные членистоногие – от крошечных мошек до громадных омаров. Самое примечательное – это глаза трилобитов, составленные из десятков и сотен простых глазок, как у привычных нам мух и стрекоз. Каждый такой глазок у ископаемых сохранился в виде кристалла карбоната кальция. Разумеется, у разных трилобитов были разные глаза (у некоторых огромные, а какие-то были вовсе слепыми). Одни добывали пропитание, копаясь в иле, другие плавали, не слишком приближаясь ко дну.

Но трилобиты – это еще не вся кембрийская жизнь.

Давным-давно, 508 миллионов лет назад, на дне моря – там, где сейчас находится канадская провинция Британская Колумбия, – сошел оползень. И прихватил с собой все, что было на дне, и внутри дна тоже. Многих животных засыпало целиком, практически перекрыв доступ к ним кислорода. Засыпало так быстро, что животные остались целыми и неповрежденными, так что последующие полмиллиарда лет не нарушили ни мельчайшей детали их облика, даже в мягких частях тела. За прошедшие эпохи мягкие осадочные породы спрессовались в сланец и воздвиглись ввысь, став из морских глубин частью величайшей горной системы Северной Америки. Там их и обнаружили в 1909 году, назвав сланцами Берджесс. Существа, захороненные в этих сланцах, представляют собой редкий стоп-кадр морской жизни кембрия.

Это удивительный зверинец. Ворох шипастых членистых конечностей, острых когтей и перистых усиков – и все это соединено с телами животных, приходящихся дальней родней нынешним ракам, насекомым и паукам. Животные эти странны до необычайности даже в сравнении с пышным разнообразием современных членистоногих. Среди них была, например, опабиния (Opabinia) с ее пятью стебельчатыми глазами и диковинными хватательными челюстями, расположенными на конце гибкого хоботка. Или аномалокарис (Anomalocaris) – метровый хищник, барражирующий на глубине в поисках добычи, которую можно схватить шипастыми «щупальцами» и затащить в напоминающий дробилку рот[46]. Но самая обескураживающая – конечно, галлюцигения (Hallucigenia) – червеобразное создание, пробиравшееся по илистому дну, защищенное от атаки сверху двойным рядом длинных растопыренных шипов.

Пока членистоногие ползали по дну и плавали над дном, в иле копошились разнообразные причудливые черви.

Множество созданий из сланцев Берджесс лишь отдаленно напоминают животных наших дней[47]. Тем не менее понять, к какой же из основных групп животных относится та или иная окаменелость, можно, даже если она оказывается дальним родственником с экзотическим обликом. Помимо членистоногих (в самом широком смысле, включая галлюцигению и другие ископаемые формы, напоминающие современных бархатных червей, онихофор, снующих в листовой подстилке тропических лесов и похожих на дождевых червей с пухлыми ножками), тогда обитало множество закапывающихся в ил животных, родственных разным группам червей.

Как было с членистоногими, так же вышло и с моллюсками, которые столь же мягкие, как членистоногие, – шипастые (по крайней мере, под раковиной). Виваксия (Wiwaxia) с телом кольчатого червя обладала твердым языком, неотличимым от радулы моллюсков – сегодня такими радулами слизни грызут листья салата в огороде. А сверху животное покрыто совершенно нехарактерным для моллюсков кольчужным панцирем[48]. Другим берджесским животным с радулой был одонтогриф (Odontogriphus) – который, впрочем, в остальном выглядел как надувной матрац, скрещенный с кофемолкой. Виваксия и одонтогриф были близкими родственниками ранних моллюсков[49].

А был еще и нектокарис (Nectocaris) – примитивное животное без раковины, отдаленно напоминающее кальмара. Это древнейший известный головоногий моллюск[50][51]. Сегодня к этой группе принадлежат как самое умное и странное из беспозвоночных – осьминог, так и самое большое – колоссальный кальмар. Ископаемая история головоногих так же величественна, как ныне живущие представители этого класса, включая появление – вскоре после нектокариса – наутилоидов с раковинами, похожими на громадные, больше метра, трубы и валторны, а во времена динозавров – закрученных аммонитов, некоторые из которых достигали размера колеса самосвала, что не мешало им изящно парить в толще воды.

После открытия сланцев Берджесс были найдены и другие похожие месторождения примерно того же возраста, среди которых – Маотяньшаньские сланцы на юге Китая. Эти находки встречаются по всему земному шару, от Южной Австралии до Северной Гренландии. Все они примечательны прекрасной сохранностью останков вплоть до малейших деталей. Например, китайская креветкоподобная фусяньхойя (Fuxianhuia) сохранилась настолько, что можно отслеживать нейронные связи в ее мозге[52].

Ископаемые в такой сохранности вообще-то встречаются очень редко. Так произошло благодаря удачному стечению геологических и биохимических обстоятельств. Обычно окаменелости представляют собой только твердые части тел животных, причем замещенные минералами: раковины, кости и зубы, а не нервы, жабры или кишечник. Окаменелости приблизительно того же возраста, что и найденные в сланцах Берджесс, известны давно, но они тоже запечатлели твердые части – следствие стремительной «минерализации» морей в конце эдиакария, позволившей животным отрастить бронезащиту.

В кембрии, на протяжении всего лишь 56 миллионов лет, произошел расцвет форм жизни, которого не случалось ни раньше (за исключением собственно возникновения жизни), ни – и это следует отметить особо – потом. Конечно, 56 миллионов лет – немалый срок, но следующие 485 миллионов лет происходило лишь совершенствование основ, заложенных в кембрии. Со времен гибели динозавров прошло больше времени, чем длился кембрийский период. Неудивительно, что такой стремительный взрыв разнообразия получил название «кембрийский взрыв».

Впрочем, это едва ли был стремительный взрыв – скорее долгий глухой рокот. Он зазвучал с распадом Родинии и, сопровождая восхождение и закат эдиакарской фауны, утих только 480 миллионов лет назад[53].

К концу кембрийского периода в палеонтологической летописи уже появились все основные группы животных, существующие и поныне[54]. Это были не только членистоногие и различные черви, но и иглокожие и позвоночные. Одним из первых позвоночных была метасприггина (Metaspriggina) из сланцев Берджесс. Вместо жесткой внешней кальцитовой брони у нее был гибкий внутренний остов, к которому крепились мощные мышцы. Так гораздо лучше для плавания – причем быстрого, чтобы ускользнуть в кошмарной гонке с гигантскими членистоногими, наподобие аномалокариса.

Метасприггина оказалось одной из самых первых рыб, увековеченных в окаменелостях. И ее история принадлежит уже следующей главе.

Временная шкала № 3. Сложная жизнь

Примечания