Кости: скрытая жизнь. Все о строительном материале нашего скелета, который расскажет, кто мы и как живем

Свитек Брайан

Пикайя, как и остальные окружающие ее окаменелости, была найдена в одном местечке Британской Колумбии, название которого знакомо каждому палеонтологу, независимо от того, доводилось ли ему работать с добытым там материалом: сланцы Бёрджес. Историю открытия этого места мне рассказал много лет назад один профессор палеонтологии. Полевой сезон раскопок 1909 года близился к завершению. Чарльз Дулиттл Уолкотт, прочесывавший древние сланцы вблизи небольшого городка Филд в поисках следов доисторической жизни, так ничего толком и не обнаружил. Его надежды на грандиозные открытия разбились о те самые камни, которые должны были выдать свои секреты, и вместе с женой они свернули лагерь и направились вниз по горам под первым снегом, который подтверждал, что их работа в этом году закончена. По дороге лошадь Уолкотта споткнулась о холодные куски растрескавшегося камня, перевернув какой-то осколок. Чарльз заметил нечто странное на этом обломке. В древней породе он обнаружил отпечаток доисторического животного, прежде неизвестного палеонтологам.

Если это и не послужило источником известной поговорки палеонтологов, то как минимум стало самым драгоценным примером – лучшие находки неизбежно попадаются в последние часы последнего дня полевых работ. Уолкотт вернулся в эти места на следующий год и раскопал целое собрание окаменелых животных, которые были ему совершенно незнакомы.

Среди всех палеонтологических историй эта определенно ближе всего к великому прозрению, и я могу понять ее привлекательность. Как бы хорошо ты ни подготовился, как бы ни был натренирован твой глаз улавливать первые намеки на выглядывающие из породы окаменелости, можно остаться совершенно не у дел, если тебя покинет удача. Вместе с тем, как писал знаменитый палеонтолог и популяризатор науки Стивен Джей Гулд в своей книге про сланцы Бёрджес под названием «Удивительная жизнь», классическая история про Уолкотта на самом деле вымысел (5). Уолкотт вел записи практически каждого дня полевого сезона, включая и тот, когда были найдены первые окаменелости. Это случилось 30 или 31 августа 1909 года, как отметил Гулд, когда не было и намека на суровую погоду. И у Уолкотта вовсе не округлились от изумления глаза: он попросту сделал заметку, что обнаружил «любопытную окаменелость». Вот и все. И это больше похоже на то, как в действительности совершаются грандиозные открытия. Великие находки зачастую начинаются с чего-то незначительного и неопределенного, как правило, лишь с нескольких любопытных фрагментов кости или загадочных пятнышек на мелкозернистом камне. Именно это и произошло в данном случае. На следующий день после первой находки Уолкотт обнаружил еще более интересное место, обнажившее трех беспозвоночных, совершенно неизвестных науке, и собрал еще несколько прекрасных образцов, прежде чем вместе с остальной группой свернуть лагерь в теплый и солнечный сентябрьский день.

Научная судьба этих образцов оказалась не менее запутанной. Уолкотт вернулся на сланцы Бёрджес в 1910 году и обнаружил еще больше интересных ископаемых, однако в итоге описал лишь небольшую часть огромной коллекции окаменелостей, которую он доставил в Смитсоновский музей. Пытаясь понять, что за организмы перед ним, Уолкотт воспользовался подходом, полушутя прозванным «подгоном»: он попытался отнести ставящую в тупик путаницу из ног, отростков и фрагментов тела к уже известным группам организмов. Согласно его выводам, в кембрийский период океан населяли медузы, губки и креветки – за исключением некоторых вымерших групп, таких как трилобиты, – не особо отличавшиеся от современных обитателей морского дна. Составленное Уолкоттом описание древней фауны оставалось признанным на протяжении десятилетий, но когда в 1960-х палеонтологи стали возвращаться к окаменелостям сланцев Бёрджес, вооружившись новыми идеями и новыми методиками работы с окаменелостями в пересеченном рельефе, они обнаружили сообщество куда более странное, чем Уолкотт мог себе представить в самых безумных фантазиях.

Выставленные в Смитсоновском музее модели Уолкотта представляют собой галерею тел неземных форм, веретенообразных ножек и выпяченных глаз. В кембрийский период животные были все еще в новинку, и прошли десятки миллионов лет, прежде чем в земном океане появился кто-либо достойный звания гиганта. На современных изображениях животные из сланцев Бёрджес выглядят непропорционально большими, потому что их не с чем было сравнить, и слишком внеземными, чтобы понять, как все эти пульсирующие, трепыхающиеся и извивающиеся части соотносились друг с другом. Они похожи на доисторические аналоги меняющего свою форму монстра из фильма «Нечто» Джона Карпентера, хотя и в куда меньшем масштабе. Большинство из них поместились бы у вас на ладони или даже на кончике пальца. Одним из самых маленьких их представителей и является пикайя, составляющая в длину каких-то четыре сантиметра. Из всех существ, найденных в сланцах Бёрджес, именно с этой крохотной зверушкой мы и состоим в родстве.

На первый взгляд пикайя может показаться самым непримечательным ископаемым созданием. Окаменелость больше похожа на какие-то бессмысленные каракули, нацарапанные на сером камне, короче, чем последнее слово в этом предложении. И тут требуется сделать замечание. Пикайя, жившая 530 миллионов лет назад, слишком древняя, чтобы связать этого предка всех позвоночных с нами непрерывной генеалогической линией. К подобным оговоркам палеонтологи относятся крайне категорично. Мы можем быть уверены, что вся жизнь на планете связана единым генеалогическим древом, восходящим своими корнями к общему предку, который мог быть или не быть первой формой жизни на Земле, однако, если воспользоваться примененной Чарлзом Лайелем и Чарлзом Дарвином аналогией, нам недостает огромного количества букв, слов, предложений и абзацев из великой книги истории жизни. За менее чем две сотни лет существования палеонтологии как науки мы лишь начали смахивать пыль со всех затаившихся в земле геологических фрагментов, не говоря уже о том, чтобы выстроить их в правильном порядке.

Общие черты понятны, однако подробные родственные связи между родительскими и дочерними видами практически постоянно оспариваются, и требуется все больше усилий, чтобы выяснить, кто есть кто среди обнаруженных окаменелостей. Вот почему палеонтологи зачастую говорят о переходных видах – то есть о видах, которые помогают связать между собой, казалось бы, разные генеалогические линии, подобно тому, как покрытый перьями археоптерикс связал нелетающих динозавров с птицами или как пакицеты помогли продемонстрировать изменения, произошедшие с китами, когда из сухопутных животных они превратились во владык морей (6). Такие создания представляют собой вехи эволюции и заслуживают нашего особого внимания, так как зачастую демонстрируют кардинальные перемены в анатомии и естественной истории. Таким образом, на каменных плитах истории нашей планеты некоторые рассказы уже удалось разобрать, и определенные прототипы – если не предки – уже появились в качестве героев этой истории. Пикайя является одним из них.

Название «пикайя» новому открытому виду дал Уолкотт и познакомил мир с этой расплющенной окаменелостью в своей статье 1911 года под скромным заголовком «Аннелиды среднего кембрия» (7). Описание вида заняло у него пять небольших абзацев – в общей сложности меньше страницы. Уолкотт разглядел в пикайе кольчатого червя, мало отличающегося от дождевых червей, выползающих на поверхность лужайки, когда проделанные ими в земле ходы заливает дождь. «Это был один из активных, свободно плавающих кольчатых червей, что указывает на принадлежность к семейству Nephthydidae класса Polychaeta (многощетинковые черви)», – писал он, что по-простому означает: песчаный червь.

Когда же палеонтолог Саймон Конвей Моррис позже изучал целую горсть найденных окаменелостей пикайи, он не увидел в ней червя (8). Крошечные, едва заметные сегменты, составлявшие пятисантиметровое тело, были не кольцами червя, а примитивными миомерами – скоплениями волокон V-образной формы, от которых произошли наши с вами скелетные мышцы. У миниатюрной пикайи был отчетливо различимый головной конец с парой странных щупалец, однако самой поразительной находкой оказалась тонкая полоска палеозойского блеска вдоль ее спины. У пикайи был прототип позвоночника, которому по прошествии еще пятисот миллионов лет всевозможных мутаций предстояло стать стержнем, поддерживающим прямой нашу спину. При этом до появления костной ткани оставалось еще более ста миллионов лет. Тем не менее, как в 1979 году сообщил Саймон Моррис, у пикайи была хорда – простейшая структура, ставшая впоследствии основой для спинного хребта.

Мне пришлось прижаться носом к стеклу, чтобы своими близорукими глазами увидеть все эти детали, когда я в последний раз навещал своего старого приятеля. Они были, как всегда, на месте. Можете себе представить, насколько это удивительно? До наших времен дошли единицы динозавров, ископаемых млекопитающих и других созданий, которые могли бы похвастаться схожей сохранностью. В процессе окаменения сохраняются только самые крепкие. Пикайя была лишь жалким живым сгустком в кембрийском море, однако окружавшие ее условия оказались на редкость удачными, чтобы упаковать ее в осадочную породу с настолько мелкими частицами, что мы теперь знаем не только форму тела этих животных при жизни, но и замысловатое внутреннее строение, сквозь глубину веков связывающее их с нами. Если забыть, что это просто какой-то крохотный прутик, и попытаться найти пикайе место в глобальной картине эволюции, то получается, что она была одним из самых первых представителей типа хордовых, к которому принадлежим и мы с вами.

Не то чтобы пикайя была единственным древним хордовым животным на свете. В Китае обнаружен аналог сланцев Бёрджес, известный как Маотяньшаньские сланцы. Эти камни возрастом между 520 и 535 миллионами лет могут похвастаться собственными ископаемыми сокровищами, включая трех младших двоюродных сестер пикайи. О первых двух находках, Haikouichthys и Myllokunmingia (попробуйте быстро произнести десять раз подряд), было объявлено в 1999 году, а в 2003-м за ними последовали Zhongjianichthys, и все трое похожи на упрощенные версии гуппи, которых я приносил домой из зоомагазина. У них не было щупалец, как у пикайи, что по-прежнему остается необъяснимой странностью, однако наблюдались V-образные мышечные сегменты и тело в форме пули, что, пожалуй, оставалось незамеченным беспозвоночными, которые проглатывали их в древних кембрийских морях.

Нам задним числом гораздо проще понять, что делает этих протопозвоночных такими особенными. Прежде всего у пикайи и других первых хордовых была голова. Возможно, данный факт не кажется вам особо потрясающим, но это был важный шаг в формировании нашего тела таким, каким мы его знаем. Наши глаза, рот и нос, важнейшие органы чувств, сосредоточены на голове, рядом с мозгом. Сложись анатомия первых хордовых иначе, сенсорные центры позвоночных могли оказаться размещены в других местах либо распределены по всему телу, что потребовало бы от эволюции создания более быстрой нервной сети для эффективного взаимодействия всех разрозненных частей. Более важно то, что хорда, сформировавшаяся вдоль спины у этих видов, стала основой для появившегося позже позвоночника и всех крепящихся к нему частей. Акулы, эму, древесные лягушки, антилопы, ну и, конечно же, вы обязаны базовым строением своего скелета животным, настолько близким к беспозвоночным, что их первых обнаруженных представителей спутали с червями.