Страшное явление

Желая поскорее рассмотреть монгольские окаменелости, я заглянул в микроскоп. Как и ожидалось, я увидел трубку с поперечным сечением в виде листа клевера, подобную виденной в Китае: анабарита. Везде, где мы встречаем эту окаменелость, мы оказываемся в небывалой близости к самому началу кембрийского взрыва и появлению скелетных животных остатков. Любопытно! Зачем в то время анабаритам и более молодой номголиелле вообще были нужны минерализованные скелеты? Многие современные животные с легкостью обходятся без раковин или скелета. Слизни и дождевые черви, многоножки и мокрицы не нуждаются в дополнительном минерализованном скелете. Они сожительствуют с улитками, птицами и людьми – с теми, у кого есть минерализованный скелет. Так для чего нужны скелеты и раковины? И могут ли ответы на эти вопросы приблизить нас к разгадке кембрийского взрыва? Самое время перейти от анабаритов к монгольским окаменелостям другого типа.

После изучения под микроскопом многочисленных проб с безобидными анабаритами внезапное появление протогерцины (Protohertzina) может даже шокировать. Это ископаемое – не просто трубка. Оно похоже на крошечный зуб тираннозавра. Изогнутые, похожие на саблю, с заостренной вершиной, эти протоконодонты иногда встречаются в виде маленьких кластеров, хотя чаще их можно наблюдать поодиночке.

Рис. 10. Первый кошмар с зубами. Небольшие (1–5 мм длиной) фосфатные шипы-протогерцины (Protohertzina) часто входят в число первых скелетных окаменелостей начала кембрийского периода (ок. 542 млн лет), которые появляются в породах по всему миру. На рисунке автор изображает их как часть ротового аппарата хищного червя, возможно, связанного с современными щетинкочелюстными червями из типа Chaetognatha.

Владельцем зловещих “сабель” вполне может быть кто-нибудь наподобие щетинкочелюстных червей (морских стрелок), у которых вокруг ротового отверстия множество серповидных лезвий, напоминающих решетку перед крепостными воротами (рис. 10). Эти черви с торпедообразным телом широко известны сейчас и из-за своей повсеместной распространенности, и из-за кошмарных привычек. Они медленно плавают в толще воды в поисках жертвы. Прозрачные, почти невидимые, они подплывают к добыче и впрыскивают парализующий яд тетродотоксин. Жертва впадает в оцепенение, позволяя червю вгрызться в обездвиженное тело.

Не менее интересно положение щетинкочелюстных червей на древе жизни. Возможно, это одни из самых примитивных современных животных с двусторонней симметрией тела. Как мы видели, тело губки несимметрично, а тела кораллов и медуз обычно обладают радиальной симметрией. Тело большинства животных (включая нас самих) имеет двустороннюю симметрию: тело зеркально симметрично относительно лишь одной плоскости. У щетинкочелюстных червей билатеральная симметрия, а значит, они продвинулись дальше кораллов. При этом у них отсутствуют некоторые полезные приспособления, свойственные билатеральным животным. Так, у щетинкочелюстных червей нет системы кровообращения, жаберной системы дыхания и экскреторной системы для удаления продуктов жизнедеятельности (объедки выводятся из организма через кожу).

Но почему обнаружение протогерцины имеет важное значение? Во-первых, это первое палеонтологическое доказательство, дающее нам право говорить о появлении хищничества. Хищники, подобные щетинкочелюстным червям, нуждаются в жертвах. А жертвы, как правило, питаются растениями. Протогерцина – это первый известный в геологической летописи признак существования трофических уровней: животные, питающиеся другими животными, которые, в свою очередь, питаются растениями, которые питаются воздухом и солнечным светом. Экосистема, похоже, стала самоорганизовываться в некую пищевую цепь.

Во-вторых, и это тоже очень интересно, протогерцины появились в самом начале кембрийского взрыва, наряду с анабаритами и майханеллами. Мы знаем это, поскольку проследили их в Монголии, Китае, а далее в Индии и Иране. На том же этапе они возникают в Сибири и Канаде. Это означает, что некоторые из древнейших скелетов появляются в летописи примерно в то же время, что и древнейшие челюсти хищников.

Разумеется, можно рассматривать эволюцию рта и челюстей как неизбежный шаг в экологической “гонке вооружений”, а не как сигнал к взрыву. Чтобы лучше понять предполагаемую динамику развития, отправимся из Центральной Азии в Гималаи.

Кембрийский каскад

Крестьянам, которых мы встретили в 1986 г. в горах у Куньмина, очень не хватало топлива. Однажды в дождь мы повстречали работягу со связкой бревен на спине. Пораженный моей западной внешностью, он глазел на меня целую минуту. Я в смущении отвернулся – и вдруг заметил, что окрестные склоны в проплешинах. Глядя на бревна, было легко догадаться, что перед нами один из причастных к обезлесению. Лишенная деревьев почва пришла в движение и начала свой долгий путь обратно к морю. Неподалеку от Куньмина мы видели результаты оползней: три опрокинутых грузовика и разбитый мотоцикл. Реки разлились из-за стекающей к берегам красной грязи.

Огромные массы породы движутся к морю. Любопытно, что оползни, несущие кембрийские окаменелости, можно наблюдать в китайских провинциях Юньнань и Сычуань, во Вьетнаме (где окаменелости сильно раздроблены) и далее к предгорьям Гималаев в Индии, Кашмире и Пакистане. К одному из самых подходящих для изучения кембрийских окаменелостей разрезов ведет извилистая дорога в индийском штате Уттар-Прадеш, куда в 1990 г. меня пригласил Дхирадж Банерджи. На равнине, дышащей прохладой, лежит городок Массури. Здесь, в горах, семьи чиновников английской колониальной администрации укрывались в сезон дождей от жары и духоты. И здесь можно увидеть ту же последовательность событий, которую мы отметили в Ванцзяване, в нескольких тысячах километров к востоку: фосфориты (а в них анабариты и протогерцины), переходящие в известняки (с остатками водорослей), а далее ледниковые отложения и песчаники мощностью в несколько километров.

Дорога в Массури, или, скорее, гора, которую она разрезает, удивительна. Нет лучшего места для иллюстрации беспокойного характера нашей планеты. Гималаи – высокие горы, потому что они поднялись быстрее, чем реки уносят детрит обратно в океан. Горные склоны здесь настолько крутые, что нестабильны, и камни и почва здесь всегда близки к критической точке.

Осмотр крутого склона у дороги в Массури помогает понять происходящие здесь процессы. Склоны испещрены конусами выноса: некоторые небольшие, другие очень велики. Время от времени какой-нибудь конус сползает на проходящую ниже дорогу, останавливая движение на несколько часов или даже дней. Неудивительно, что инженеры обратили внимание на частоту схода и размер оползней. Стало понятно, что оползни варьируют от малых (до одной лопаты; таких множество) до крупных, но редких, объем которых составляет до 10 млн кубических метров. Ученые определили, что такие оползни будут происходить везде, где склон достигает сверхкритического состояния. Это можно смоделировать на кухне, наклонив сахарницу и наблюдая, как высыпается сахар (как правило, сразу на пол).

Именно в предгорьях Гималаев можно изучить в перспективе широкий спектр явлений, таких как раковины и зубы, хищники и жертвы, фосфориты и оползни. По крайней мере, попытаться. Каждое из этих явлений имеет некоторое отношение к великой тайне кембрийского взрыва. И каждое связано с другими.

Судя по ископаемым остаткам, основные типы животных, от хордовых до червей, могли появиться (по геологическим меркам) достаточно быстро, например 545–530 млн лет назад. Это гораздо быстрее, чем ожидал Дарвин. Однако есть веские основания полагать, что сложные системы способны самоорганизоваться очень быстро, и оползни в Гималаях дают пример, как это могло произойти.

Как и адмирал Нельсон, планирующий Трафальгарское сражение, я воспользуюсь для демонстрации песком с пляжа, а также солонками и ложками. Огромные Гималаи, представленные здесь кучей песка, – это появившаяся перед кембрием биомасса многоклеточных животных. Такое наращивание массы уводило биосферу (в нашем случае песчаную кучу) все далее от равновесного состояния. Можно предположить, что углеродный цикл тогда стал неустойчивым. Или климат стал экстремальным. Во всяком случае, равновесие зависело от взаимосвязей внутри самой системы.

В определенный момент выступы достигают критической отметки, и куча осыпается, превращаясь в лавины и оползни, которые разделяются на ряд новых песчаных масс. Эти оползни сродни группам, которые должны были явиться предками царства животные. Но выделение нового типа не возвращает биосфере равновесие. Каскады продолжают сходить: некоторые довольно крупные – классы и отряды, но в большинстве случаев небольшие (роды и виды). Эти процессы продолжаются.

Мы пытаемся узнать, почему царство животные появилось почти мгновенно, радикально изменив однородную биосферу и увеличив число видов. Видообразование в нашем примере можно сравнить с образованием оползней, отсекаемых от сравнительно однородной предковой биомассы, и появлением новых групп живых существ. Каждая лавина движется в сторону одного из многих бассейнов притяжения, например долин рек, в том числе множества, которые мы называем “царство животные”. Таким образом, кембрийский каскад предполагает, что взрывное возникновение этого царства было неизбежной и стремительной кульминацией процесса эволюции многоклеточных. Как и в случае собирания песчинок в оползень, точное время эволюционного каскада, вероятно, определил более чем один фактор. Влияние какой-либо одной внешней силы (например, химический состав воды или кислород) вряд ли даст нам окончательный ответ. Поведение сложных систем означает, что в данном случае имеет место случайная взаимосвязь нескольких факторов внутри системы.

Можно решить, что сравнение с оползнем неуместно, что оно лучше подходит для эпохи гибели динозавров, чем для времени быстрого видообразования и рождения экосистемы. Но лучшие сравнения, как правило, отыскиваются вне рассматриваемой системы, если мы желаем уйти от слабой индуктивной логики и порочного круга в рассуждениях. И сравнение с оползнем может предстать в новом свете, если взглянуть на него иначе: с массовым вымиранием одних видов открываются возможности для других. Вспомним, например, о конце Римской империи. Представьте, что ваши предки служили сборщиками налогов (и некоторые, вероятно, действительно ими служили). С точки зрения этих людей, крах империи после 409 г. – обстоятельство очень неприятное. А теперь представим солдата-наемника из маленького римского городка. Для него распад империи и образование взамен нее множества государств, нуждавшихся в солдатах, должно быть, открыли новые перспективы. Мы склонны считать темные века плохим временем. Но все зависит от того, с какой стороны взглянуть.