Ричард Форти - Трилобиты: Свидетели эволюции
О хрустальных глазах можно рассказать еще много интересного. Хотя у большинства трилобитов глаза устроены примерно так, как я описал, но имеются и другие, совсем на них не похожие. Вот, например, обычнейший в девонских породах Нью-Йорка и Онтарио, а также Германии и Марокко трилобит Phacops, весь складный и аккуратный, — мы с ним уже встречались на параде в прошлой главе. Марокканского Phacops можно купить за пригоршню монет, совсем дешево. Если вы работаете в большом музее, то чаще всего вы будете сталкиваться именно с Phacops. Его приветствуешь уже как старого приятеля. Всегда приятно посмотреть в его большие серповидные глаза, которые гордо сидят поверх щек, словно выдвижные фары, украшающие радиатор шикарного «порше». Но стойте! Эти глаза особенные. Вместо микроскопических линз, какие с трудом разглядишь только через хорошую лупу, у него они крупные и хорошо видны невооруженным глазом. Они похожи на ряды совершенно круглых шариков — вот уж настоящие перлы «там, где взор сиял». Линзы выстроились в четкие вертикальные ряды с небольшими зазорами между ними, но все же сохранили гексгональную организацию — каждая линза имеет шесть соседей. Перед нами другой пример экономной упаковки, хотя здесь действуют те же принципы, что и для остальных глаз с линзами. Но что поражает — так это безупречная правильность глазных линз. Мы привыкли находить небольшие отклонения в природной регулярности: пятна на шкуре леопарда едва ли повторяют друг друга, не найдется двух змей с одинаковым узором на коже. Но эти линзы! Кажется, их наштамповала машина — такие они ровные и аккуратные, как бильярдные шары в коробке. И еще — этих линз не так много, до сотни, их можно пересчитать по пальцам, скажем, одной семьи, в отличие от бессчетных тысяч крошечных линз в обычном трилобитовом глазу.
И если обычный глаз трилобита представляет собой нечто удивительное, то глаз факопидного трилобита — устройство из ряда вон выходящее[24]. Можно попытаться узнать об этих глазах побольше: например, разрезать линзу и рассмотреть ее под микроскопом с высоким разрешением. Хотя есть в этом что-то кощунственное — взять такое прекрасное, пусть и давно умершее существо и начать кромсать его голову циркулярной пилой. И нити жемчужных линз, счастливо пережившие сотни миллионов лет, будут в одночасье рассечены.
Но все же сделанные таким образом спилы раскрыли немало необыкновенных секретов. Во-первых, линзы и вправду оказались сферическими или чуть каплевидными. Своим сходством со стеклянным глазом они способны смутить любого. Однажды мне довелось работать с коллегой, у которого был стеклянный глаз: он то и дело в ходе разговора вынимал его, вертел в руках, а затем отправлял на место. Он все равно им не видел — держал ли он глаз в руках или покоился глаз в глазнице, а вот шизохроальные глаза, пусть и стеклянные, были, напротив, в высшей степени функциональны. Их нельзя было вынуть или заменить, они были впечатаны в саму матрицу глаза (хотя, как и все другие твердые части панциря, тоже должны были линять). Во-вторых, между линзами, как правило, помещалась небольшая перегородка, простенок, который преграждал путь свету, идущему от одной линзы к другой. Часто линзы как будто немного вдавлены в вещество глаза, поэтому промежутки между линзами кажутся чуть-чуть набухшими. Оптическое устройство этих линз настолько хитроумное, что возникает сомнение, а действительно ли его носитель такой древний. Но сомнение приходит потом, а сначала просто удивляешься: ведь находясь в середине исторического пути, какой проделало зрение от светового пятна у червя до телескопа, ожидаешь обнаружить нечто недоразвитое или по крайней мере напоминающее заурядные глаза низших животных. Но глаз Phacops — нечто совершенно неожиданное, точно так же как если бы стародавний драндулет вдруг выиграл ралли. Мало того, что линзы каменные, так еще и оптика в них редчайшего типа. Понятно, что эти глаза настроены особо. В современной фауне им аналогов нет. Хотя один исследователь обратил внимание, что глаза личинок муравьиных львов по форме напоминают трилобитовые, правда, они сделаны не из кристаллов кальцита. В 1972 г. другой исследователь, Кеннет Тове, — он работал в Смитсоновском институте в Вашингтоне — с исключительной наглядностью показал, на что способна факопидная линза. Он сделал фотографии с использованием этой линзы.
Если прийти в Смитсоновский институт с научными целями, то сначала нужно влиться с толпой через центральный вход, потом вывернуться из толчеи и найти сбоку телефон, и по звонку вас заберет оттуда коллега, до поры находившийся за сценой. Не пройдет и нескольких минут, как вы войдете в незаметную дверь и окажитесь в прохладном замкнутом мирке вдали от городской суеты, среди шкафов и коллекций. Когда здесь работал Кен Тове, из его кабинета был виден через дорогу дворик здания ФБР. Посетителей-смитсоновцев пускали туда обедать — и настолько скучными оказались те обеды, что впору посмеяться над истерией по поводу шпионов и пятой колонны. Кен вставил в фотоаппарат трилобитовую линзу вместо обычной и сделал несколько снимков этого здания: получилось вполне узнаваемо. Что за прекрасный способ воздать должное Эдгару Гуверу (бывшему до 1972 г. директором ФБР) — сфотографировать его рабочее место через глаз древнего ископаемого! Следующую фотосессию Кен посвятил пуговицам — модным тогда пуговицам с разными рожицами. И пуговицы ухмылялись с фотографий Кена. Стало совершенно ясно, можно даже сказать — кристально ясно, что факопидные линзы могут фокусировать объекты разного размера и на разном расстоянии. Они видели больше пространства, чем множество мелких линз обычного типа, причем изумительно четко. Это были блестящие образцы оптического конструирования, выполненные из самого распространенного минерала — кальцита.
Немного позже Юан Кларксон и Рикардо Левисетти разгадали, как все это работает. К тому времени уже было понятно, что Phacops получает зрительные образы какими-то другими способами, не тем, что его родичи, — об этом свидетельствовал и большой размер линз, и их сферическая форма. Линзы были крупные, двояковыпуклые, приспособленные как раз для того, чтобы фокусировать световые лучи. Если взять стеклянный шарик и посмотреть сквозь него на свет, то станет примерно понятно, как факопидная линза преобразует изображение: все кажется перевернутым, искаженным и изогнутым. Но фотографии, полученные через линзу, казались более реалистичными и точными. Как могло такое быть? Если имеется выпуклая линза, то основная трудность — собрать лучи в одну точку, сфокусировать их: лучи проходят через выпуклую форму разное расстояние, разница определяется самой формой и направлением луча, кроме того, они преломляются в зависимости от свойств материала, а значит, отклоняются так или иначе от первоначальной траектории. И в результате фокус смазывается. Как в случае с моим одноглазым коллегой, иметь глаз не означает видеть. Искажения, которые дают выпуклые линзы, имеют специальное название — сферические аберрации.
Рикардо Левисетти был физиком-ядерщиком из Чикагского университета, где каждый, кого ни возьми, — блестящий талант. У Рикардо, помимо всего, оказалась личная страсть к трилобитам, он отдавался ей даже более рьяно, чем иной профессиональный палеонтолог. Юан и Рикардо составляли любопытную пару: добродушный шотландец с богатой непослушной шевелюрой и учтивый, изысканный итальянец. И что они открыли? А то, что Phacops преотлично справился с проблемой сферической аберрации. Юан разглядел нечто вроде плошки внутри шизохроальной линзы трилобита, ближе к ее нижней части, и определил, что эта плошка является частью самой линзы, хотя у нее немного другая структура. В некоторых случаях такие плошки выветривались из линзы, и было похоже, что глаз выглядит как серия маленьких блюдечек. Как показали Юан и Рикардо на тонких срезах линз, в этих зонах с кальцитом что-то происходит: в нем появляются примеси. Некоторые атомы кальция в структуре кальцита могут замещаться атомами близкого по свойствам магния. Из-за сходства атомы магния легко внедряются в кристаллическую решетку кальцита — так переодетый в чужую форму шпион может пристроиться в армии противника. Даже в самом чистом кальците имеются такие скрытые шпионы. Если процесс внедрения магния продолжается достаточно интенсивно, получается так называемый высокомагнезиальный кальцит, у которого другой коэффициент преломления, т.е. свет, проходя сквозь него, отклоняется чуть иначе. Из этого корректирующего слоя и выполнена вложенная внутрь плошка. Толщина высокомагнезиального слоя в линзе меняется с поразительной точностью — как раз так, чтобы скомпенсировать сферическую аберрацию: каждый уклон луча вправо уравновешен угловым склонением и утолщением высокомагнезиальной вкладки влево. Трилобит изобрел то, что в современной оптике называется дублетом, когда два неверных отражения складываются и исправляют друг друга.
