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.

---

Представьте себе, новая модель происхождения видов птиц помещает отряд тинамуобразных на одну ветвь с нелетающими — страусами, эму и киви. Важность этого открытия в том, что, оказывается, неспособность к полету развивалась у этой генеалогической ветви дважды, либо тинаму заново обрели способность летать, хотя произошли от нелетающих предков. И еще: новое «дерево» демонстрирует близкородственные отношения между воробьиными (самым крупным отрядом среди всех птиц) и попугаями. При этом, несмотря на все эти удивительные открытия, до сих пор не выяснено, когда же произошло разделение птиц на два основных подкласса: бескилевых и новонёбных.

Несколько основных современных групп настоящих птиц, как выяснилось совсем недавно, возникли в конце мелового периода. Эти сведения были получены в результате изучения останков ископаемого вегавис, найденных на острове Вега у берегов Антарктиды. Настоящие птицы разделились на бескилевых (тинаму, киви, страусы, эму) и новонёбных (все остальные птицы). Момент возникновения первичного разнообразия новонёбных также не определен. Наиболее правдоподобным является предположение, что первоначальное разделение настоящих птиц произошло перед мел-палеогеновым вымиранием. Но верно ли это предположение? И если да, то насколько раньше вымирания? Выше мы уже упоминали о группе специалистов (к ним относится, например, Алан Федуччиа), уверенных, что современные птицы появились только после мел-палеогеновой катастрофы. Также существуют теории, согласно которым под сомнение ставится факт распространения новонёбных до и после гибели других динозавров.

Таким образом, новые образцы с острова Вега стали решающим событием. Вега — маленький островок к северу от острова Джеймс Росс, на котором до этого также нашли останки птиц, послужившие важным ключом к пониманию эволюции птиц. Находки на острове Вега дали первое свидетельство того, что современные птицы существовали в конце мелового периода одновременно с не-птичьими динозаврами.

Наконец, еще один вопрос уже долгие годы мучает палеонтологов. В середине кайнозоя птицы снова попытались стать гигантскими хищными динозаврами. Самой знаменитой из таких попыток были «ужасные птицы», о численности которых можно судить по сведениям, приведенным ниже. Разумеется, существовала жесткая конкуренция между такими птицами и новыми тогда группами предков современных хищных млекопитающих — псовых, кошачьих, медвежьих, куньих.

Эволюция больших нелетающих птиц (бескилевых), существующих сегодня, — страусов, нанду, казуаров и других — всегда представлялась возвратом к двуногим формам динозавров. Но поскольку такие птицы, естественно, не могли прыгать с острова на остров или пересекать большие водные пространства, как это делают летающие птицы, то давно устоялось мнение, что все группы нелетающих птиц возникли независимо друг от друга. Так как большинство таких птиц обитают сегодня на южных материках, которые в мезозойскую эру были объединены в один суперконтинент, то подразумевается, что страусы Африки, нанду Южной Америки и казуары Австралии возникли в результате раскола Гондваны. Однако одним из многочисленных сюрпризов ДНК-анализа оказалось то, что эти нелетающие бескилевые птицы на самом деле развились как отдельные группы не после, а до того, как потеряли способность к полету[243].

Африка и Мадагаскар — одни из первых областей Гондваны, отделившиеся от основного суперконтинента, поэтому можно было предположить, что ранняя изоляция этих участков суши приведет эволюцию к созданию самых древних бескилевых — африканских страусов и слоновых птиц Мадагаскара. Из-за близости Мадагаскара к Африке казалось вероятным, что страусы и слоновые птицы должны быть близкородственными, но при этом сильно отличаться от прочих нелетающих бескилевых, включая нанду и новозеландских моа (последние, так же как и существующие сегодня киви, развивались в собственной изоляции). Но, как уже упоминалось, изучение ДНК дало неожиданные результаты.

Мадагаскарские слоновые птицы оказались ближе к новозеландским моа и киви, чем к африканским страусам. Эти данные подтверждают гипотезу, что группа, в которую входили слоновые птицы и их новозеландские родичи, обрела генетическую самостоятельность до того, как потеряла способность к полету.

Ныне живущие бескилевые являются единственными крупными динозавроподобными птицами прошлого. Самые большие сухопутные птицы, на сегодняшний день вымершие, демонстрировали возврат к строению тела, характерному для двуногих плотоядных динозавров мезозоя. Известные под научным названием «фороракосы» («ужасные птицы»), эти существа появились в Южной Америке примерно 60 млн лет назад и исчезли около 2 млн лет назад, в период первого плейстоценового наступления ледников. Некоторые из этих птиц перебрались в Северную Америку, а в Южной они оставались главными хищниками в течение почти всего кайнозоя В современности нет существ, подобных фороракосам, и это прекрасно.

Новые сведения, полученные в 2010 году методами компьютерной томографии, помогли нам по-новому увидеть жизнь и гибель этих существ. Исследование показывает, что большие клювы этих чудовищ были полыми, что стало для ученых полной неожиданностью. Такой клюв должен быть хрупким и слабым, его легко сломать боковым воздействием. Скорее всего, они использовали клюв как топор, а настигая жертву, полагались на свои мощные лапы с огромными когтями.

Как и у большинства нелетающих птиц, крылышки у фороракосов были маленькие и короткие, но лапы — длинные, сильные, с когтистыми пальцами. Мускулатура лап позволяла развивать большую скорость при беге. Было установлено, что некоторые виды «ужасных птиц» могли бегать со скоростью 112 км/ч по плоской местности, а в южноамериканской пампе таких мест полно. В беге они могли бы соперничать, скажем, с гепардами. Сочетание высокой скорости передвижения, большого клюва и жутких когтей на мощных лапах делали фороракосов более чем успешными хищниками.

Из всех птиц фороракосы имели самый большой мозг, а отсюда напрашиваются неприятные выводы. Недавно стали известны результаты наблюдений над интеллектом африканских серых попугаев: нейрофизиологи и психологи считают, что мы серьезно недооцениваем разумность птиц. Хотя специалисты признают наличие когнитивных способностей у приматов, птицы в целом — и фороракосы, возможно, тоже — являются одними из самых разумных живых существ, когда-либо живших на нашей планете.

Глава 19 Появление человека и десятое массовое вымирание: 2,5 миллиона лет назад — современность

Было время, когда на страницах некоторых книг высказывались предположения, что мир, возможно, вступает в эпоху еще одного массового вымирания (в двух книгах соавтора данного сочинения Питера Уорда также можно обнаружить подобные утверждения, см., например, Rivers in Time («Реки времени»))[244]. В книге Ричарда Лики The Sixth Extinction («Шестое вымирание»[245]) было представлено подробное описание пяти «великих массовых вымираний» (о которых мы уже рассказали выше), в результате каждого из которых погибало более 50 % всех существовавших в соответствующий период видов: ордовикское, девонское, пермское, триасовое и мел-палеогеновое. В нашей новой истории развития жизни на Земле мы берем на себя смелость утверждать, что всего произошло 10 крупных массовых вымираний, масштабы которых позволяют отделить их от малых вымираний, например, от события гибели видов в период позднепалеоценового термического максимума или нескольких случаев частичной гибели видов в юрском или меловом периодах. Итак, 10 крупных массовых вымираний:

1. Кислородная катастрофа. Это событие, возможно, было самым опустошительным, если говорить о процентном соотношении погибших и выживших видов — отдельно и таксономическими группами. Кислород оказался смертельно ядовитым почти для всех видов микроорганизмов в соответствующий период времени. Если учесть, что это событие отчасти совпало с первым периодом «Земли-снежка», то становится понятно, насколько оно было ужасным. Представьте, что вы идете по улице, и вдруг воздухом становится невозможно дышать. Воздух есть, но он совсем другой! Вот что испытали те водные организмы, которые создали жизнь на Земле. Океан вдруг наполнился кислородом.

2. Серия вымираний в криогении. Период последовательных событий «Земли-снежка» в позднем протерозое. Океан и сушу сковал толстый грязный лед. Фотосинтез почти прекратился. Богатая и разнообразная жизнь на суше и в море (причем в море намного богаче и разнообразнее) погибла. Это был удар не просто по разнообразию видов, но по самой биомассе.

3. Вымирание в позднем эдиакарии. Погибали строматолиты, цианобактериальные маты и, в особенности, вендобионта — «эдиакарский сад». Его населяли прожорливые и, что главное, способные к самостоятельному передвижению животные, которые ели все подряд на своем пути, внося страх и смуту в экосистемы малоподвижных микроорганизмов, покрывавших дно океана и поверхность суши.