Книги

Метазоа. Зарождение разума в животном мире

22
18
20
22
24
26
28
30

Биологи обычно представляют себе эдиакарский период тихим и мирным временем, когда организмы очень мало взаимодействовали друг с другом. Нам практически не встречаются признаки хищничества – никаких покусов и погрызов, никаких намеков на средства защиты или нападения, которые есть у современных животных. Не было ни когтей, ни шипов. Не встречаются, кстати, и признаки половых различий (тут сложно утверждать наверняка, но пока еще ни одному эдиакарскому существу не определили пол). Скорее всего, половое размножение уже было, хотя и существовало, вероятно, наряду с различными формами размножения бесполого (как у сегодняшних губок и стрекающих){65}. Плотность жизни была высока; встречаются обломки камней, на которых хаотично отпечатались десятки или даже сотни организмов нескольких различных видов. Но даже в этих, достойных кисти Иеронима Босха, сценах незаметно, чтобы все эти животные хоть как-то взаимодействовали. Может, конечно, они контактировали посредством несохранившихся мягких частей тела, но большей части известных нам механизмов взаимодействия, которыми пользуются животные сейчас, в те времена, похоже, не существовало.

В общем и целом эта мирная картинка похожа на правду. Однако в последние годы ученым стало известно чуть больше, и мирный эдиакарий стал обретать несколько более драматичный вид; во всяком случае, превращения и изменения там присутствовали.

Сегодня принято выделять в эдиакарском периоде три отдела. Такое деление было предложено молодым биологом Беном Ваггонером около двадцати лет назад, и новые данные пока его теории не противоречат{66}. Отделы получили славные имена (спасибо Ваггонеру и географии). Я говорю «отделы», но формально они называются «комплексы» (уже не такое приятное имя); комплекс – это совокупность видов, представленных в окаменелостях, относящихся примерно к одному и тому же периоду.

Первый из этих комплексов – авалонский, он сложился примерно 575 миллионов лет назад. Но даже этот первый отдел расположен ближе к концу эдиакарского периода. Эдиакарий, который начался 635 миллионов лет назад, отсчитывается от окончания ледникового периода – обширного оледенения, которое, как считается, сковало Землю льдом от полюса до полюса. Сначала ничего не происходило, затем миновал очередной ледниковый период, и через некоторое время в палеонтологической летописи появляются первые многоклеточные ископаемые. После второго ледникового периода в атмосфере значительно вырос уровень кислорода. Тем не менее на протяжении всего эдиакария кислорода на Земле было все еще недостаточно. Это могло ограничивать активность животных вплоть до полной ее невозможности.

Авалонский комплекс, названный так по имени местечка в Канаде, представлен неподвижными организмами, похожими на растения, на ветки и листья. (Удачное этимологическое совпадение: слово «авалон» на древневаллийском означает «остров фруктовых деревьев»{67}.) Эти организмы чаще всего выглядели как крупные листья или пучки листьев, торчащие из морского дна. Если присмотреться, видно, что каждый такой лист представляет собой веер замысловато ветвящихся сегментов.

В авалонских отложениях найден даже кандидат на роль губки – существо подходящей конической формы, хотя и не похожее ни на один современный вид губок. Губки вообще загадка{68}. Химические свидетельства, которым вторят и генетические, предполагают, что губки тогда уже существовали и даже были распространены, но среди окаменелостей пока нашлось только одно конусовидное существо, и еще одно было обнаружено недавно – оно похоже на перевернутую старую телеантенну, из центра которой торчат какие-то прутики.

По всей видимости, авалонская биота жила на большой глубине, там, где слишком темно для фотосинтеза, в сотнях или даже тысячах метров от поверхности. Сегодня такие зоны плохо пригодны для жизни и малообитаемы, но когда-то давно они, видимо, послужили колыбелью для малоподвижных, но, безусловно, прогрессивных видов. Эти создания могли питаться растворенными в воде крошечными частичками органического углерода – их ветвящиеся сегменты организованы фрактально, что максимально увеличивает площадь поверхности, позволяя постоянно поглощать органический туман вместе с кислородом, необходимым для его сжигания{69}.

Затем случилось что-то вроде скачка. Беломорский комплекс, расположенный на территории России, сформировался примерно 560 миллионов лет назад. У местных ископаемых строение тел уже гораздо разнообразнее. У них по-прежнему нет плавников или ножек, но в ряде случаях строение тела ископаемых и оставленные ими следы позволяют с большой долей вероятности предположить, что эти животные умели передвигаться.

В отличие от авалонских, существа беломорского комплекса жили не на глубине, а на дне мелководных участков. Причем само это дно было в некотором роде живым. Его иногда называют «цианобактериальными матами», но Мэри Дроузер из Калифорнийского университета в Риверсдейле, авторитетнейший исследователь этого периода, говорит о них как о «текстурированных органических поверхностях». Они состояли не только из бактерий; скорее всего, в их состав входили водорослеподобные организмы и даже мелкие прикрепленные животные. Ископаемые остатки сохранили для нас их текстуру – «волнисто-складчатый пласт, напоминающий кожу слона». Мешанина мертвых и живых организмов образовывала практически двумерную поверхность, плоский мир морей.

Новые условия способствовали появлению новых тел и стилей жизни. В беломорском комплексе присутствуют и уже знакомые нам неподвижные организмы, прикрепленные вертикально, подобно морскому перу, но появляются и плоские формы, приспособленные пастись на живых коврах. Кое-кто из них даже умел передвигаться. Похоже, что дикинсония (найденная в России мумия которой содержит холестерин) паслась на одном месте, затем перемещалась на другое, оставляя за собой еле заметные следы, повторяющие форму ее тела. Два других существа вели более активный образ жизни. Кимберелла считается родственником моллюсков. Она выглядела как пирожное-макарон, ползала по поверхности мата и скребла его длинным хоботком в виде совка.

Другая загадка – гельминтоиды (Helminthoidichnites). Эту окаменелость, получившую свое труднопроизносимое имя еще в XIX веке, поначалу находили в отложениях помоложе и считали ходами мелких роющих животных, скажем червей или рачков{70}. Со временем, однако, похожие отпечатки отыскались и в эдиакарских отложениях: Мэри Дроузер и Джим Гелинг тщательно изучили образцы, найденные в Южной Австралии, недалеко от того места, где были обнаружены первые ископаемые эдиакарского периода.

Раскопки проводились новым способом, который позволяет изучать нижнюю поверхность огромных пластов горной породы одним куском. При ближайшем рассмотрении в некоторых пластах были обнаружены следы сложных передвижений. Некое животное пробиралось сквозь слои подводного мата, оставляя за собой холмики разрыхленного материала. Ходы ведут к телам других животных, в том числе дикинсоний. Это первое ископаемое свидетельство некрофагии, то есть поедания останков умерших организмов, а заодно и первый вещественный след ориентированного движения – движения в сторону цели, определенной ощущениями. Первоначально такой целью были мертвые тела, однако от падальщиков уже не так далеко и до хищников, особенно если жертвы неподвижны или передвигаются медленно.

Я назвал гельминтоиды загадкой. Вообще говоря, все эдиакарские существа до некоторой степени загадка, но гельминтоиды поистине тайна тайн. Долгое время в нашем распоряжении имелись одни только следы и никаких остатков самого животного. Но вот, когда я уже завершал работу над книгой, на эту роль появился кандидат – крошечное фасолеобразное существо, которое, возможно, и было автором следов, приписываемых гельминтоидам. Отыскалось существо в Южной Австралии, в этой колыбели эдиакария.

Таким образом, в период беломорской фоссилизации произошел качественный сдвиг: появились новые варианты строения тела животных, расширился их поведенческий репертуар, изменилась окружающая среда. Вероятно, некоторые другие обитатели этого периода тоже были способны к передвижению. Форма тела сприггины (Spriggina) полностью подтверждает это предположение: сприггина невероятно похожа на суетливого трилобита. О следах, оставленных сприггиной, ничего не известно, но это неудивительно, поскольку, чтобы оставить след, животное должно было рыть или скрести. Если же оно просто скользило по поверхности цианобактериального мата, никаких следов за миллионы лет не могло сохраниться.

В этот период уровень кислорода продолжал расти, медленно и неустойчиво. Вероятно, последовательность событий была такой: повышение уровня кислорода способствовало развитию текстурированных органических поверхностей. Поверхности превращались в пищевой ресурс, поощряя животных передвигаться вдоль мата. Кормление приводило к накоплению питательных веществ в телах животных, которые затем погибали. В результате окружающая среда становилась неоднородной – где-то пищи было больше, где-то меньше. В таких условиях движение, а также умение следовать запахам, распространяющимся в воде, становится просто необходимым.

Третий отдел эдиакария, следующий за авалонским и беломорским, называется намским, по имени места раскопок в Намибии, в Африке. Это ближайший к нам, завершающий период эдиакария. Учитывая, как развивались события до этого, можно было бы предположить, что в намском комплексе мы увидим еще больше следов сложного ползания. Ничего подобного, эти окаменелости спокойней. Ползающие существа, к нашему удивлению, исчезли. Гельминтоиды, однако, присутствуют, и иногда этот период даже называют миром червей: предполагается, что на этой стадии царили роющие и копающие твари. Однако крупные подвижные животные, смутно напоминавшие моллюсков, как будто испарились. Если не считать роющих организмов, жизнь в намском отделе вернулась к стадии колышущихся и прикрепленных ко дну существ, напоминающих листья (они, однако, отличались от тех, что жили прежде). Никто не знает, почему так произошло. Похоже, что намский комплекс представляет собой стадию, предвещавшую конец эдиакария.

Три отдела эдиакария. Организмы на рисунке: А – чарния (Сharnia); В – тектардис (Thectardis, возможно, губка); C – фрактофузус (Fractofusus); D – дикинсония (Dickinsonia); E – арборея (Arborea); F – коронколлина (Coroncollina, еще одна губка?); G – сприггина (Spriggina); H – гельминтоид (Helminthoidichnites); I – кимберелла (Kimberella); J – сварпунтия (Swarpuntia); K – клаудина (Cloudina); и L – рангея (Rangea). Чарнию и рангею часто сравнивают с морским пером

И какое отношение все это имеет к теме главы, к попыткам найти ключ к разгадке эволюции движения у животных? У нас есть стадия форм жизни, напоминавших растения и обитавших на глубине, – авалон; затем наблюдается переход к подвижным существам, жившим на мелководье. Генетические свидетельства предполагают, что нервная система появилась еще до того, как образовались какие-то из этих фоссилий, или, в крайнем случае, на первой, авалонской стадии; генетическая датировка очень приблизительна. Затем последовал этап, на котором появились новые виды ощущения и действия, – беломорский. Намский отдел, похоже, стал периодом упадка.

Если у известных нам авалонских существ (не считая тех, что могут быть губками) имелась нервная система, то как они ею пользовались? Заманчиво было бы предположить, что они координировали свои попытки дотянуться или схватить, как это делает современный нам мягкий коралл. Но даже в тех случаях, когда ископаемые остатки этих организмов прекрасно сохранились, нет никаких свидетельств того, что в их телах имелись какие-то отверстия, – в отличие от мягкого коралла, у них не была рта, к которому можно было бы поднести пищу. Скорее всего, они всасывали питательные вещества всей поверхностью тела – тогда, по крайней мере, понятно, зачем им нужны были тела с такой большой площадью поверхности.

Авалонские организмы типа листьев могли вообще не быть животными. Но, даже если так, нервная система, скорее всего, в каком-то виде существовала и до появления ползающих существ позднего эдиакария. Есть все основания полагать, что она эволюционировала в радиально-симметричном теле{71}. Мы могли бы поискать ее у донных существ, напоминающих цветы, но я думаю, что нам стоит поднять взгляд повыше.