Питер Уорд - Новая история происхождения жизни на Земле

• Название: Новая история происхождения жизни на Земле
• Автор: Питер Уорд
• Издательство: Питер
• Жанр: Биология
• Год: 2016
• ISBN: 978-5-496-02014-5

Общепринятая история происхождения жизни на Земле устарела. Двое ученых, Питер Уорд и Джозеф Киршвинк, предлагают книгу, в которой собраны все выводы последних исследований. Авторы показывают, что многие наши прежние представления об истории происхождения жизни неверны. Во-первых, развитие жизни не было неторопливым, постепенным процессом: катаклизмы способствовали формированию жизни больше, чем все остальные силы вместе взятые. Во-вторых, основа жизни — углерод, но какие еще элементы определили ее эволюцию? В-третьих, со времен Дарвина мы мыслили в категориях эволюции видов. На самом деле имела место эволюция экосистем — от подводных вулканов до тропических лесов, — которые сформировали мир, каким мы его знаем. Опираясь на свой многолетний опыт в палеонтологии, биологии, химии, астробиологии, Уорд и Киршвинк рассказывают историю жизни на Земле, такую фантастическую, что ее трудно представить, и в то же время такую знакомую, что нельзя пройти мимо.

---

Честно признаться, геология как современная научная отрасль своим появлением обязана именно юрскому периоду. Данные о юрских отложениях наносил на свои карты «отец английской геологии» Уильям Смит в начале XIX века, по юрским отложениям было установлено, что слои осадочных пород из разных районов, непосредственно не связанных между собой, могут сопоставляться по содержащимся в них остаткам ископаемых организмов. Образцы ископаемых головоногих из слоев юрского периода дали Дарвину возможность выявить примеры эволюционных изменений (ссылки на работы по тому периоду мы давали еще в главе 1, и конечно, мы рекомендуем труды по истории естественных наук Мартина Рудвика).

Юрский период демонстрирует ту же модель эволюционного взрыва, который можно наблюдать после каждого массового вымирания. Это называется периодом восстановления. В каждом случае сразу после вымирания в природе остается небольшое число выживших видов, и заканчивается такое затишье лишь 5–10 млн лет спустя. Затем, после этого небольшого «похмелья» эволюция оживляется, и развитие видового разнообразия снова набирает обороты. При этом животные и растения всегда отличаются широким спектром совершенно новых видов. В большинстве случаев новые формы возникают в течение восстановительного периода, но иногда бывает, что типы организмов, которые до вымирания характеризовались немногочисленностью видов, но каким-то образом выжили, после биологической катастрофы демонстрируют бурный рост численности и экологической успешности в обновленном мире.

Юрский период не стал исключением, и во время восстановительного периода возникло множество новых морских обитателей, представленных большим количеством моллюсков, морских рептилий, а также многими видами костных рыб. Впрочем, не морскими существами прославился юрский период (как и следующий за ним меловой). Никто не станет снимать блокбастеры о морских тварях со словом «юрский» в заголовке. Публика хотела и по-прежнему требует лишь одного — динозавров.

Динозавры

Невозможно представить себе книгу по истории развития жизни без длинной-предлинной главы о динозаврах. Но если исходить из названия нашей книги, динозавры кажутся неподходящей темой, ведь мы обещали что-то новое. Уже столько написано о «допотопных ящерах» (так их называли в Викторианскую эпоху), что, кажется, отыскать что-нибудь новое невозможно. Поэтому приятным сюрпризом стали открытия, потрясшие науку XXI века. Любой обзор о динозаврах для неспециалистов обычно содержит три вещи: были ли они теплокровными, как они размножались и как же они все-таки вымерли? Но есть ведь и другие, не менее интересные вопросы! Например, самый интригующий: почему они вообще появились? Или, по крайней мере, почему возник их тип строения тела? Последний, конечно, напрямую связан с вопросом о системе дыхания этих существ. В нашей книге мы затронем и другой момент, связанный с дыханием динозавров: что нового стало известно о связи динозавров и птиц?

Очень много новых фактов обнаружено коллегами из Китая, хотя и авторы данного сочинения сами также узнали кое-что новое в экспедиции в Антарктиду. Наконец, новый век снабдил нас информацией по двум фундаментальным аспектам физиологии динозавров: дан определенный ответ об их теплокровности и об эволюции их размеров. И тут мы снова вернемся к одному из самых увлекательных моментов истории развития жизни: чем отличаются динозавры от настоящих птиц? Не просто от летающих динозавров, а от существ, которые имеют все признаки птиц, какими мы их знаем.

Почему появились динозавры?

Чтобы рассказать историю динозавров по-новому, нам придется вернуться к временам, на несколько миллионов лет предшествующим триасово-юрскому массовому вымиранию, на котором закончилась предыдущая глава. Динозавры были королями мира в юрском и меловом периодах, а в триасовом периоде они были одной из малочисленных и бедных в видовом отношении групп позвоночных, пытавшейся выжить при дефиците кислорода. Снова и снова, однако, мы сталкиваемся с тем, что времена кризиса стимулируют появление новых эволюционных решений. Таксономическое разнообразие оставалось небольшим, но морфологическая диспропорция — мера изменений (в случае с динозаврами — радикальных изменений) в строении тела — возросла многократно. Можно провести аналогию с тем, что рассказывал в своей книге «Битва за космос» Том Вулф[190]: когда в конце 1950-х годов стали выпускать новые большие реактивные самолеты, летчики-испытатели рано или поздно должны были сделать «мертвую петлю». Вулф описывает реакцию летчиков, спокойно проходящих маневр: попробуем способ А…, не вышло…, способ В…, способ С…, способ… В конце триаса многие организмы были теми самолетами, а эволюция — испытателем, который постоянно пробовал один за другим новые анатомические варианты. Вариантом, который сработал в «мертвой петле» (в среде с очень низкой концентрацией кислорода), оказались динозавры, у которых возник новый тип легких — биосфера таких еще не видела.

Примерно 200 млн лет назад, всего через 50 млн лет после катастрофы пермского вымирания, также не без жертв закончился триасовый период. В предыдущей главе мы указывали, что только ящерообразные избежали гибельного воздействия триасово-юрского вымирания. Этот случай вымирания затронул не только сухопутных обитателей, но также исчезли почти все головоногие, однако в раннем юрском периоде они эволюционировали в три большие группы: наутилоидеи, аммониты и колеоидеи (двужаберные). Снова разрослись каменистые кораллы, а дно освоили двустворчатые моллюски. Главными хищниками опять стали морские рептилии: ихтиозавры и плезиозавры.

На суше процветали динозавры, млекопитающие уступали им и размерами и числом, а потому были малым сегментом сухопутной фауны, хотя к концу мелового периода демонстрировали значительную биологическую радиацию, появилось множество новых групп млекопитающих, которые живы и по сей день. В конце юры от динозавров произошли птицы. Все это хорошо известно, а потому мы не будем подробно останавливаться на подобных моментах. Давайте лучше взглянем на изменения уровней кислорода в юрском периоде и сравним эти показатели с числом и видами динозавров того самого — древнего — парка юрского периода.

Главной проблемой, которая всех занимает в разговорах о динозаврах, является вопрос их вымирания. Люди постоянно обсуждают теорию Альвареса 1980-х годов о падении 65 млн лет назад гигантского астероида, которое привело к мел-палеогеновому вымиранию, коснувшемуся в первую очередь именно динозавров. Каждые несколько лет обнаруживаются какие-нибудь новые факты, постоянно подогревающие интерес к данному вопросу. Разговоры о проблеме вымирания динозавров хоронят под собой попытки обсуждения их теплокровности, например, Наименее захватывающий из всех, в самом низу списка вопросов о динозаврах, стоит «антипод» вопроса о вымирании: почему и как динозавры вообще появились? Разумеется, нам известно, когда они появились: во второй трети триасового периода (около 235 млн лет назад). И конечно, мы знаем, как эти первые динозавры выглядели: многие походили на своих огромных «классических» потомков — тираннозавров и аллозавров, двуногие формы, которые быстро обрели большие размеры. Но вот что мало кому известно и редко обсуждается даже в среде специалистов, это факт, что 230 млн лет назад уровень кислорода опустился, возможно, до самых низких своих показателей со времен кембрия.

Так почему же все-таки динозавры? Сегодня имеется несколько вариантов ответа на этот вопрос. Динозавры появились, потому что было пермское вымирание, которое открыло дорогу эволюции новых форм. Динозавры появились, потому что у них развилась структура тела, весьма эффективная для выживания в триасовый период. Однако эти выводы кажутся недостаточными. Палеонтолог из Чикаго Пол Серено, который обнаружил образцы самых древних ископаемых динозавров, а происхождение динозавров является его основным научным интересом, пытается посмотреть на проблему под другим углом. В 1999 году он выпустил книгу The Evolution of Dinosaurs («Эволюция динозавров»), в которой, в частности, отметил: «На сегодняшний день происхождение динозавров на суше в конце триаса выглядит таким же случайным, как и их гибель и вытеснение млекопитающими в конце мелового периода». Пол Серено предполагает, что развитие динозавров с момента их появления было очень медленным и начиналось с совсем малого количества видов. Это мнение серьезно отличается от привычных представлений о том, как работает эволюция, если появляется новый и потенциально успешный морфологический тип: сначала происходит «взрыв», интенсивная апробация новыми видами анатомической находки в течение относительно краткого периода. С динозаврами, оказывается, было не так. Серено пишет: «Биологическая радиация динозавров, начавшаяся с двуногих существ не более одного метра в длину, проходила медленнее, и в ней слабее, по сравнению с млекопитающими, проявлялась адаптивность форм к окружающей среде».