Кто кусал динозавров?

Пойнар Роберт

Многочисленные нематоды-спируриды известны как паразиты пресмыкающихся и птиц. Чтобы они смогли добраться до своих кормовых участков в желудке позвоночных, их яйца съедают насекомые, часто посещающие помёт, вроде жуков и тараканов244-246. Когда этих насекомых употребляют в пищу ящерица, птица или млекопитающее, черви покидают свои цисты (рис. 29) и обосновываются в пищеварительном тракте позвоночного. Динозавры, вероятно, заражались почти таким же образом, поскольку уже в те времена тараканы жили во множестве. После этого сильное заражение способствовало ранней смерти, как это происходит у наших домашних свиней, поражённых паразитами. Глазные черви, разновидности спирурид, которые селятся в глазницах своих жертв, также используют тараканов в качестве промежуточных хозяев. Большое количество глазных червей в глазницах динозавров могло бы ухудшать их зрение (рис. 30), как это происходит в наше время у птиц173.Филярии, нематоды, которые поселяются в крови и тканях птиц, млекопитающих и пресмыкающихся, наверняка паразитировали, по крайней мере, у некоторых

Рисунок 28. Одна из нескольких молодых нематод, обнаруженных в непосредственной близости от улитки с цветной вкладки 16A. Некоторые типы нематод, связанных с современными улитками, включают виды, паразитирующие в лёгких у позвоночных.

Рисунок 29. Молодая нематода из отряда спирурид, выходящая из своей защитной цисты в полости тела современного пластинчатоусого жука. Динозавры могли получать этих червей, если поедали заражённых тараканов или навозных жуков.

Рисунок 30. Глазные черви, передаваемые через заражённых тараканов, могли ухудшать зрение динозавров.

Рисунок 31.

Две микрофилярии круглых червей-филярий вместе с клетками крови позвоночного циркулируют в кровяном русле хозяина, пока их не захватит кровососущее членистоногое.

динозавров. Кровососущие членистоногие переносят самые разнообразные виды этих круглых червей, и микроскопический размер молодых нематод (микрофилярий) (рис. 31) – это изумительная адаптация, которая делает возможным их прохождение через ротовые органы переносчика заболевания в процессе питания кровью.Благодаря своим крупным размерам аскариды легко заметны, когда появляются в пробах испражнений (рис. 32). Они легко могут вырасти до фута в длину, а когда их слишком много, могут вызывать закупорку кишечника и гибель. Очень жизнестойкие яйца, которые могут выдерживать жару и сухость – это ключ к их успеху. Яйца могут оказываться даже в воздухе, так что просто глубокий вдох может начать процесс заражения. В настоящее время аскариды паразитируют на птицах и пресмыкающихся, среди которых ящерицы, хамелеоны и вараны247, и есть свидетельства того, что хамелеоны могут приобретать паразитов, просто съев заражённого комара248. Некоторые ящерицы получают червей, заглатывая муравьёв249, а если численность ящериц невысока, нематоды способны закончить своё развитие в муравьях. Промежуточные хозяева для птичьих аскарид включают сверчков, жуков и уховёрток173 – все группы, которые повсеместно встречались в меловой период. Мы знаем, что на динозаврах паразитировали аскариды135, но каковы были бы симптомы этого заражения (цветные вкладки 16C, 16D)?

Рисунок 32. Нематоды-аскариды, которые жили в желудках динозавров, могли вызывать значительный дискомфорт у своих хозяев135 (цветные вкладки 16C, 16D). В качестве промежуточных хозяев могли выступать различные прямокрылые, жуки и уховёртки.

Эти паразиты могут вызывать у пресмыкающихся расстройства пищеварения, а также закупорку пищеварительного тракта и органов203. В наше время почти 1,5 млрд. человек заражены червями-аскаридами, примерно 340 миллионов страдает от серьёзных побочных эффектов, и примерно 100 000 человек умирает ежегодно3.Другими группами нематод, вероятно, связанными с динозаврами, были острицы в толстом кишечнике, ришта в тканях и капиллярииды и камалланиды в пищеварительном тракте.Были ли у динозавров ленточные черви? Это весьма вероятно, поскольку по меньшей мере 70 видов этих паразитов заражают ящериц и змей, и значительно больше обнаружено у млекопитающих и птиц250. Большинство ленточных червей рептилий принадлежит к примитивному отряду Proteocephalidea, который включает виды, живущие в тонком кишечнике варанов203. Близкородственные роды также паразитируют на самых разнообразных ящерицах, иногда даже заполоняя их полость тела.

Для завершения цикла развития многие ленточные черви рептилий нуждаются в наличии нескольких хозяев. Первым из них зачастую бывает веслоногий рачок, разновидность ракообразных, в котором развитие может протекать лишь временно. Он съедается вторым хозяином, обычно лягушкой, рыбой или рептилией, и созревание переходит на следующую стадию. Ленточные черви достигают взрослого состояния, когда это животное оказывается съедено третьим окончательным хозяином. Этот процесс может занимать целые годы, и зачастую ленточные черви активизируются в ожидании этого последнего хозяина, вызывая у своей второй жертвы повреждения кожи и кровоизлияния203. Динозавры могли быть как промежуточными, так и окончательными хозяевами. Некоторые ленточные черви, поражающие ящериц, используют в качестве первых хозяев жуков-чернотелок251. Голодные анолисы получают несколько больше, чем просто обед, если им не повезёт достаточно крупно, и они выберут поражённого паразитами жука. Ленточные черви редко убивают своих хозяев, но известно, что они закупоривают органы и протоки, вызывают появление гноящихся ран от своих присосок или крючьев, и ещё повреждают внутренние органы, что приводит к общему истощению организма.Могли ли динозавры страдать от плоских червей (трематод)? Открытие яиц трематод в копролите динозавра из карьера в Бельгии, где были обнаружены игуанодоны, показывает, что это действительно могло иметь место135. Поскольку существует более 40 000 современных трематод, на динозаврах, вероятно, паразитировало много плоских червей (рис. 33). Эти паразиты способны развиваться почти во всех основных органах позвоночных, включая пищеварительную и половую системы, желчный пузырь, мочевой пузырь и кровь, и повреждать их при этом250. Из каждого яйца развивается мирацидий, который у большинства видов внедряется в улитку и проходит через несколько стадий развития перед тем, как окончательно превратиться во взрослую особь в организме позвоночного203,250. Таким образом, любой динозавр, который намеренно или случайно проглотил заражённую улитку, тогда же получал и трематод. Большинство заразных болезней у пресмыкающихся протекает бессимптомно, и причиняет проблемы только в случае, когда хозяева переживают сильный стресс. Другой примитивной группой паразитов, которой могли предоставлять кров динозавры, были колючеголовые черви (скребни) из типа Acanthocephala. Эти паразиты заражают самых разнообразных птиц, млекопитающих и рептилий, особенно черепах и змей203. Взрослые черви могут наносить значительные повреждения, буравя стенку кишечника своими головами, украшенными крючьями. Они попадают в тело позвоночного,

Рисунок 33. Взрослая особь сосальщика, заполненная яйцами – это существо, представляющее собой лишь немногим больше, чем просто мешочек с репродуктивными органами. Те виды, которые паразитировали на динозаврах135, могли попадать к ним из съеденных заражённых улиток.

первым делом проникая в полость тела беспозвоночных, которые заглатывают их яйца. Развитие в организме беспозвоночного продолжается до стадии акантеллы, и после проглатывания продолжается до взрослой стадии в теле окончательного хозяина-позвоночного. Помимо насекомых, беспозвоночными хозяевами также могут служить улитки и ракообразные.Если наличия паразитических круглых червей было недостаточно, на динозавров оказывали косвенное воздействие другие типы паразитов. В главе 7 обсуждалось, как в наше время нематоды, переносимые жуками-усачами, убивают сосны, и как они могли уничтожать кормовые растения динозавров в прошлом. Многие другие типы нематод, паразитирующих на растениях, развиваются в корнях, стеблях и листьях широкого спектра видов растений, и многие из них, конечно же, поражали кормовые растения динозавров в меловой период, оказывая влияние на их качество и распространение.

20. Открытие болезней мелового периода

Незадолго до наступления сумерек стадо крупных зауропод степенно кормилось в зарослях деревьев каури. Благодаря своим длинным шеям половозрелые взрослые особи легко могли дотянуться до нижнего яруса леса и обрывать целые ветви, густо поросшие сочной молодой листвой. Лес был наполнен звуками кормёжки: шуршанием ветвей, когда крупные животные проламывались сквозь подлесок, хрустом и треском отрываемых от стволов ветвей и сокрушительным топотом этих гигантов. От стада исходили и другие, более тихие звуки: бурчание в животах, когда проглоченные растения перемалывались желудочными камнями и подвергались брожению во вздутом брюхе, и ещё отдельные звуки удовлетворения, которыми обменивались между собой члены стада. Воздух был наполнен острым ароматом смолы, сочащейся из повреждённых араукарий. Внезапно массы кровососущих двукрылых взлетели со своих мест отдыха на коре деревьев, в тени которых бродило стадо. Среди них были, в том числе, самки москитов, ищущие источник крови для того, чтобы обеспечить развитие яиц.Усевшись на тело зауропода, одна из самок неоднократно приступала к питанию, получая не только кровь для своих яиц, но также ещё нечто гораздо более существенное – болезнетворные микроорганизмы. Насекомому пришлось прерваться в середине трапезы, которая должна была стать заключительной; возможно, появился теропод, и из-за этого охваченные паникой зауроподы бросились сквозь растительность, заставив самку москита быстро улететь прочь. Путь отхода привёл её к смолистому стволу араукарии. Попавшись в клейкую ловушку, она не могла вырваться на свободу. Напряжённые, отчаянные движения насекомого привлекли внимание какого-то мелкого хищника, обследующего кору, который прорвал крохотное отверстие на кончике её брюшка, ловко вырвал органы размножения и жадно съел богатые белком яйца. Часть содержимого кишечника попавшегося насекомого пролилась на свежую смолу, и вместе с этим уходила его жизнь. Выпотрошенная, она лежала на боку в капле пролившейся крови: голова и ротовые органы хорошо различимы, крылья расправлены – внезапная и неожиданная жертва двойной опасности. Ещё одна волна смолы погребла под собой маленькую самку двукрылого (цветная вкладка 8C).

События вроде описанных выше происходили в бирманском лесу 100 миллионов лет назад – гораздо раньше, чем начался наш поиск болезней мелового периода. Последние несколько секунд жизни этого двукрылого были чрезвычайно важны, поскольку они подготовили почву для самого первого открытия распространяемой насекомыми болезни мелового периода.Одна из многих теорий, выдвинутых в отношении исчезновения динозавров, утверждает, что они стали жертвами болезней25. Хотя это звучит интригующе, до недавнего времени не было никаких свидетельств существования возбудителей болезней наземных позвоночных в мезозое. Это история о том, как они были обнаружены.Мы интересовались историей болезнетворных организмов на протяжении десятилетий. Раз за разом обсуждение обращалось к вопросам о том, как искать болезнетворные организмы в летописи окаменелостей, когда и как возникла болезнь, и где впервые появился предок этих организмов. Мы всегда думали, что янтарь представляет собой идеальнейшее место для поиска ответов благодаря своим замечательным свойствам сохранять ископаемые организмы. Сохранялись нежные структуры вроде бактерий, пыльцы, и даже клеток с ядрами и митохондриями. Поэтому, если полагать, что болезнетворные агенты действительно могут сохраниться в янтаре, то находки каких патогенов следует ожидать?Ответ – патогенов, распространяемых членистоногими, потому что янтарь – это самое известное место сохранения ископаемых членистоногих. Итак, насекомые в янтаре стали отправной точкой в нашем поиске болезней мелового периода. В таком поиске роль учёного становится очень похожей на работу детектива: поиск подозреваемых, поиск улик, использование дедуктивного рассуждения и упование на долю везения.В ходе предварительных исследований учёный должен отобрать тех членистоногих, которые уже известны в качестве переносчиков болезней. Например, мы знаем, что комары переносят малярию, жёлтую лихорадку и вирус Западного Нила, укусы клещей являются причиной болезни Лайма,

а мошки передают нематод, вызывающих речную слепоту. Чтобы увеличить вероятность обнаружения болезнетворных организмов, исследуемые переносчики должны быть многочисленными, организм должен обнаруживаться при помощи светового микроскопа, и инфекция должна быть ограничена определённым местоположением в теле членистоногого. Параметры были определены, и игра началась.Примерно через 100 миллионов лет после попадания в смоляную ловушку в нашу лабораторию нашло дорогу замечательное сокровище – одно из нескольких кровососущих насекомых, обнаруженных в бирманском янтаре, которое удовлетворяло нашим критериям возможного содержания патогенных микроорганизмов. Когда экземпляр поступил, я аккуратно поместил образец, который представлял собой москита, на предметное стекло микроскопа и начал разглядывать через окуляры – с надеждой, но не питая особого оптимизма. Какая же это кропотливая и разочаровывающая работа – поиск свидетельств существования болезни в крохотных ископаемых кровососущих насекомых! Какова была вероятность обнаружения чего-то вроде микроскопического возбудителя болезни внутри насекомого длиной менее миллиметра? Поиск чего-то такого мелкого, чего-то, измеряемого микронами, в образце, не отпрепарированном обычными методами фиксации или не улучшенном диагностическим окрашиванием, был унылой и утомительной работой. Кроме того, вам по-прежнему стоит учитывать то, что микроорганизм вообще может быть нераспознаваемым.Количество обстоятельств, играющих против такого открытия, выглядят астрономическим. Прежде всего, москит должен был кормиться на заражённом позвоночном, проглотить возбудителей болезни вместе с кровью, и всё это должно закончиться его сохранением в янтаре. Кроме того, именно этот кусок должен быть одним из тех немногих выкопанных из земли, отполированных и отобранных из числа прочих на отправку из Бирмы. И наконец, пройдя через руки нескольких перекупщиков и коллекционеров, образец должен был в итоге закончить свой путь под моим микроскопом.На деле всё обстоит даже ещё сложнее: само действие по исследованию ископаемого двукрылого на предмет наличия внутренних патогенов сопряжено с трудностями. Для начала, насекомое должно быть достаточно прозрачным, чтобы можно было исследовать содержимое полости тела. В большинстве случаев наружные покровы остаются непрозрачными или лишь просвечивают, из-за чего невозможно чётко разглядеть внутренние структуры. Даже если образец в достаточной степени прозрачен, маленькие организмы вроде возбудителей болезней могут слипаться вместе, отчего кажутся тёмными каплями, или просто могут быть замаскированы фоном сходного цвета. Возможность различить патогенные организмы в янтаре появляется лишь в том случае, если они были особенно хорошо зафиксированы при помощи химических веществ, естественным образом присутствующих в смоле, а такое событие происходит редко252,253.Тот первый, полный надежды взгляд в микроскоп показал, что брюшко было частично заполнено тёмным веществом – могло ли оно в действительности быть кровью? Возможно, думал я, всего лишь возможно. При переключении на увеличение средней силы в поле зрения попала удивительно чёткая область головы, демонстрирующая хоботок. В середине этой трубки, предназначенной для питания, находился сферический объект диаметром всего лишь 4 микрона, с тёмным образованием внутри. При ещё большем увеличении на образце выявились ещё несколько сферических объектов – один в центре, а другие ближе к краю хоботка (рис. 34). Что же это такое было? Я начал делать фотографии. К моему удивлению, на изображениях показалось короткое нитевидное образование, тянущееся от одного из сферических объектов –жгутик! Это было потрясающее свидетельство того, что мы нашли простейшее животное, и оно могло быть возбудителем болезни.Весь следующий день ушёл на повторное исследование образца. Более пристальный осмотр показал, что кусок янтаря следует заново отполировать, чтобы получше разглядеть эти образования. Эта процедура сопряжена с опасностью, потому что с каждой полировкой увеличивается риск повреждения образца. Обнаруженные свидетельства уже показывали, что это двукрылое было чрезвычайно ценным с научной точки зрения. После нескольких часов нервотрёпки, потраченных на утомительную ручную полировку этого маленького драгоценного камешка, мы смогли, наконец, сосредоточить внимание на содержимом брюшка, которое фактически содержало частично переваренную пищу, состоящую из крови. Случайное удаление хищником яичников позволило нам исследовать среднюю кишку, которая была набита многочисленными длинными извитыми тельцами, ориентированными в самых различных положениях. Они были настолько сильно изогнуты и переплетены, что сложно было найти такое, которое не было хотя бы частично прикрыто остальными, но они вполне определённо представляли собой жгутиковых простейших (рис. 35). Внутри их тел можно было разглядеть крупное тёмное ядро и

Рисунок 34. Группа амастигот (показаны стрелкой) Paleoleishmania proterus254 в хоботке москита Palaeomyia burmitis из бирманского янтаря.

Рисунок 35. Массы промастигот (указаны стрелками) Paleoleishmania proterus254 в средней кишке москита Palaeomyia burmitis из бирманского янтаря.

Рисунок 36. Короткие, овальные проциклические промастиготы Paleoleishmania proterus254, связанной с москитом Palaeomyia burmitis из бирманского янтаря.

кинетопласт меньшего размера. Древние представители трипаносом, которых впервые увидел человек – первое свидетельство заболеваний, распространяемых при помощи переносчика. Удивительное открытие!Конечно, эти результаты следовало подтвердить, производя сравнения с различными стадиями развития современных представителей семейства трипаносом в москитах. После прочтения многочисленных научных статей стало очевидно, что организмами, которые имели самое близкое отношение к ископаемым формам, были представители группы трипаносом, известные какLeishmania. Могла ли Leishmania существовать 100 млн. лет назад? Когда современные москиты кормятся на позвоночных, заражённых Leishmania, они получают мелкие, округлой формы, лишённые жгутика стадии под названием амастиготы, образующиеся в тканях позвоночного. Они удивительно похожи на круглые образования, которые были замечены первыми в хоботке окаменелости. Далее внутри насекомого амастиготы удлиняются и отращивают жгутик, который придаёт им подвижность. Эти стадии, промастиготы, размножаются путём простого деления, и в пищеварительном тракте насекомого их становится довольно много. Возникает много других типов, в том числе овальные формы, называемые проциклическими (рис. 36). В конце концов, некоторые из промастигот становятся удлинённым и превращаются в нектомонадную стадию. После периода бурного размножения образуется заключительная стадия парамастиготы. Эти короткие, притупленные клетки со жгутиками перемещаются к голове двукрылого и передаются позвоночному во время очередного кормления насекомого. Все эти стадии, амастиготы, нектомонады и парамастиготы, были обнаружены у ископаемого москита254 (рис. 24, 34).Для публикации требовались убедительные фотоснимки различных стадий, и потому мы пошли в фотолабораторию. Проходила ночь за ночью, и в итоге напряжённой работы появилась серия отпечатков, которые демонстрировали все признаки, необходимые для соотнесения этих микроорганизмов с возбудителями заболеваний позвоночных, относящимися к лейшманиям.Теперь нам следовало получить следующую порцию свидетельств, в нашем случае в пользу существования переносимой насекомыми болезни в меловой период. Как можно было установить хозяина среди круга позвоночных, в которых поселяются паразитические Leishmania? В наши дни в организм млекопитающих и рептилий заносят лейшманий представители двух родов москитов Старого Света. Виды рода Phlebotomus предпочитают млекопитающих и морфологически отличны от представителей рода Sergentomyia, которые кормятся на рептилиях. Поэтому мы вновь вернулись к москиту в поисках подсказок, которые могли бы пролить свет на облик позвоночного-хозяина. Ископаемое существо, хоть и было описано в составе вымершего рода, потому что отличалось от всех ныне живущих типов255, обладало, однако, некоторыми признаками, обнаруженными у современных видов Sergentomyia. Одним из них было положение волосков на кончиках сегментов брюшка, которое обычно вертикальное у Phlebotomus и лежачее у Sergentomyia. Хотя на окаменелости остался лишь один из них (многие волоски и чешуйки у насекомых в янтаре утрачены, поскольку попавшиеся членистоногие делают попытки спастись), этот одинокий волосок были лежачим. Свидетельство ненадёжное, но, к счастью, даже если волоски не были найдены, их сочленовные ямки были по-прежнему на месте, а лежачие волоски сидят в удлинённых сочленовных ямках, и именно таким было состояние сочленовных ямок на образце.Другой признак идентификации относился к жилкованию крыла, и жилкование у этого двукрылого определённо ставило его в один ряд с паразитами рептилий. Всё это было очень интересно, но, хотя показывало, что москит обладал признаками современных паразитов рептилий, свидетельств, необходимых для того, чтобы сделать вывод о том, что он кормился на меловых рептилиях, всё равно было ещё недостаточно. Но возможно, в силу самого невероятного стечения обстоятельств, там ещё оставалось несколько клеток крови, сохранившихся от его последней трапезы. Клетки крови позвоночных в обычных условиях разрушаются за четыре или пять часов после кормления142, но по объёму крови, оставшемуся в брюшке ископаемого существа, мы уже заключили, что перед смертью начались лишь ранние стадии переваривания крови255, и потому некоторые из клеток крови позвоночного могли бы по-прежнему оставаться неповреждёнными.Мы новь обратились к окаменелости, чтобы получить больше ответов. Где ещё можно было бы ожидать нахождения клеток крови позвоночного? Средняя кишка в брюшке уже была полностью исследована, когда были сфотографированы различные стадии развития жгутиковых. Оставалась лишь часть средней кишки в области груди, которая обычно затеняется толстой кутикулой и плотными летательными мускулами. И, как ожидалось, эта область оказалась совершенно непрозрачной. Усилие выглядит безнадёжным, но его ещё стоит попытаться сделать. После нескольких часов поворотов двукрылого в разных плоскостях, крохотное пятнышко света внезапно открыло вид на просвет в грудной части средней кишки. В этом освещённом маленьком пространстве находилась группа снабжённых ядрами кровяных клеток позвоночного. Ещё одна захватывающая дух находка!Несколько катушек отснятой и обработанной плёнки в конечном счёте позволили получить удовлетворительные изображения этих загадочных клеток с ядрами, и процесс идентификации начался. Были сделаны измерения, и мы обратились к литературе по размерам и морфологии кровяных клеток позвоночных. Снабжённые ядрами кровяные клетки в просвете средней кишки окаменелости были овальными, их длина варьировала от 10 до 15 нм. Млекопитающие отпадали в качестве её источника, потому что большая часть их кровяных клеток имеет дискоидальную форму и лишена ядер. Однако овальные кровяные клетки с ядрами имеются у птиц, земноводных и пресмыкающихся256. Как же можно ещё сильнее сузить поле для поиска? У земноводных клетки крови крупные, размерами от 18 до 67 нм по самому большому измерению (в большинстве случаев крупнее 26 нм); помимо того, поскольку в настоящее время не известно ни одного случая заражения земноводных Leishmania или переносимыми москитами трипаносомами183, мы могли вычеркнуть их из списка подозреваемых, оставив там птиц и пресмыкающихся. Как пресмыкающиеся, так и птицы обладают кровяными клетками, которые перекрываются по размерам с клетками в окаменелости256. У птиц, однако, не известно никаких современных случаев заражения Leishmania или другими передаваемыми через москитов трипаносомными инфекциями257, что исключает их из дальнейшего рассмотрения и оставляет лишь одну группу – пресмыкающихся.