Карл Циммер - Эволюция: Триумф идеи

Периоды массового вымирания по-прежнему остаются одной из величайших загадок эволюции. Палеонтологи всего мира, от холмов северной Италии до пустынь Южной Африки, пытаются понять их роль в истории жизни. И это не чисто академическая задача. Разгадка этой тайны помогла бы понять, куда человек направляет ход эволюции. Вообще, понимание человеком законов эволюции — еще одна черта, которая принципиально отличает нынешний период массового вымирания видов от всех предыдущих. Мало того, что один из видов животных стал причиной нового цикла катастрофических изменений, это к тому же вид, способный осознать и отчасти даже контролировать собственную судьбу.

Примерные контуры истории всемирных катастроф определились к 1840-м гг. Изучая геологические формации, ученые нередко обнаруживали, что окаменелости какого-то вымершего вида встречаются только в определенном слое горных пород. В другом месте, в сотнях миль от первого, окаменелости того же вида были привязаны уже к другим слоям горных пород. Геологи начали связывать горные породы всего мира в единую стратиграфическую систему — восстанавливать величественную картину жизни на Земле и историю ее развития. В 1840-х гг. английский натуралист Джон Филлипс предложил считать, что палеонтологическая летопись описывает три эры: палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую (соответственно «древней жизни», «средней жизни» и «новой жизни»). По Филлипсу водоразделом между тремя этими эрами служили периоды массового вымирания видов. Автор даже нарисовал примерную схему развития жизни на листе бумаги. В ходе палеозойской эры разнообразие жизни на Земле, начавшись практически с нуля, достигло некоторого уровня и колебалось вокруг него, то поднимаясь, то падая, прежде чем рухнуть почти до нуля в конце эры. В начале следующей, мезозойской эры жизнь вновь испытала крутой подъем, а затем вновь упала перед границей с кайнозоем. Доминантные формы каждой эры приходили в упадок в результате массового вымирания, в результате чего на их месте появлялся новый зверинец.

Нарисованная Филлипсом кривая верно, хотя и грубо, отражала ход событий — так проглядывает сквозь туман горная гряда на горизонте. Теперь, спустя полтора с липшим века, туман почти рассеялся. Геологи выстроили доступные горные породы всего мира в хронологическом порядке. Они нашли такие скалы и обнажения, где породы одной эры уступают место породам следующей эры. Они взглянули на изотопные часы, заключенные в этих скалах и обнажениях, и могут теперь точно датировать их. Они собрали всю доступную информацию об окаменелостях по всей планете в обширные компьютерные базы данных. И, как ни странно, кривая Филлипса мало изменилась.

Самая свежая версия этой кривой — труд многих палеонтологов, и в первую очередь покойного Джона Сепкоски из Чикагского университета. Сепкоски потратил на изучение истории и продолжительности существования океанских видов не один десяток лет и составил кривую для родов, лучше всего известных нам по окаменелостям. Его кривая начинается около 600 млн лет назад, в докембрии, когда впервые окаменелостей становится достаточно, чтобы получить достоверную картину массового вымирания видов, и продолжается до сего дня. По вертикальной оси откладывается количество родов морских животных, существовавших в каждой заданной точке.

На протяжении большей части рассматриваемого периода — последних 600 млн лет — уровень вымирания видов был достаточно низким и стабильным. Это «фоновое» значение соответствует тому постепенному исчезновению проигравших видов, о котором говорил Дарвин. В большинстве своем виды существуют от 1 до 10 млн лет, а новые виды возникают примерно с той же частотой, с какой вымирают прежние. В обычное время пространство жизни напоминает поле со множеством светлячков, олицетворяющих разные виды. В каждый момент времени одни светлячки вспыхивают, а другие гаснут. При этом общее число вспышек остается примерно постоянным.

А теперь представьте себе, что половина светлячков одновременно погаснет. В поле станет темнее, а погасшие светлячки вновь вспыхнут не раньше чем через час. За кембрийский период что-то подобное происходило не единожды. Фоновое вымирание внезапно становится массовым. Подобное происходило в океане и на суше каждые несколько десятков миллионов лет, причем пять катастроф следует выделить особо. В каждом из пяти случаев вымирало больше половины всех существовавших на тот момент видов.

Беспощадность уничтожения видов намного превосходит все, что мог вообразить Дарвин. Как он не мог догадываться о способах возникновения новых форм жизни, так и пути исчезновения видов показались бы ему удивительными. Вымирание — темная сторона творческой силы эволюции. Условия на нашей планете могут меняться так быстро и неожиданно, что естественный отбор просто не успевает помочь виду адаптироваться и уцелеть. Разрушительные вспышки способны направить ход естественной истории на совершенно иные рельсы.

Бывают ситуации, когда разобраться в причинах гибели очень трудно, — идет ли речь о смерти отдельного человека или о вымирании целого вида. В южноафриканской пустыне Карру есть крохотное кладбище на заброшенной ферме. Местные знают, что в конце XIX в. фермой владела семья Фуше: мать, отец и двое сыновей. Все они умерли в 1890-е гг., но никто не знает отчего. Прошло чуть больше века, а судьба семьи Фуше уже забыта.

Палеонтолог из Университета Вашингтона Питер Уорд ездит в горы, что неподалеку от фермы Фуше, начиная с 1991 г. Здешние горные породы хранят ключи к пониманию крупнейшего за всю историю жизни на Земле массового вымирания видов. Филлипс считал, что вымирание, случившееся 250 млн лет назад, отделяет конец палеозоя от начала мезозоя. (Сегодня палеонтологи называют его пермотриасовым вымиранием, уточняя последний период палеозойской эры (пермский) и первый период мезозойской (триасовой).) Тогда на Земле исчезло 90% всех видов, но причины их гибели скрывает тайна куда более глубокая, чем тайна семейства Фуше, и данных о том, как и почему они исчезли, у ученых почти нет. Уорд каждый год возвращается в пустыню Карру в поисках именно этой информации. «Нам надо понять, что произошло, — объясняет он. — Это важно, потому что законы эволюции, ответственные за это массовое вымирание, могут быть приложимы и к сегодняшнему дню. В настоящий момент мы тоже переживаем массовое вымирание видов, и понимание событий далекого прошлого, возможно, поможет нам понять, как это скажется на Земле».

Сегодня Карру — пустынный горный район, но 250 млн лет назад, еще до массового вымирания, это место выглядело совсем по-другому. «Здесь располагалась большая и широкая речная долина, — говорит Уорд. — И реки здесь текли огромные, размером с Миссисипи. Леса по берегам состояли из растений, не похожих на современные. Цветов не было. Не летали птицы. Этот лес совсем не походил на современную Землю, такую, какой мы ее знаем. Совершенно чуждый незнакомый мир».

Главенствовали в древней Карру рептилии под названием синапсиды, или звероящеры, от которых позже произошли все млекопитающие; 250 млн лет назад среди синапсид были приземистые растительноядные, напоминавшие бегемотов, и причудливые плотоядные виды (так, некоторые из них напоминали ящериц с головами саблезубых черепах). К этому моменту у синапсид уже имелись некоторые ключевые признаки млекопитающих. У них появились челюсти и зубы, которыми можно было пережевывать пищу, вместо того чтобы рвать ее на части и глотать целиком. Это позволило развиться более эффективной пищеварительной системе, что увеличило выносливость животных; ноги у них отходили от тела уже не в стороны, а вниз, придавая силу бегу; да и весь метаболизм был уже скорее теплокровным, чем холоднокровным.

Звероящеры в древней Карру были не одиноки — рядом с ними жили земноводные, черепахи, крокодилы и даже предшественники динозавров, но главенствовали там именно звероящеры. Окаменелости Карру показывают, что в тамошних хвойных лесах и папоротниковых саваннах их было не меньше, чем всевозможных антилоп на равнинах сегодняшней Восточной Африки. Жизненные перспективы синапсид выглядели великолепно. Но в одно геологическое мгновение все изменилось.

«Карру — поразительное место, — говорит Уорд. — Можно сказать, что в палеонтологии это одно из священных мест. На Земле нет другого места, где было бы так много останков звероящеров, где они были бы так легко доступны и так хорошо изучены, по крайней мере на данный момент. Для тех, кто хочет понять, что произошло на суше во время пермского вымирания, здесь настоящий пуп Земли».

В одной из промытых водой впадин на перевале Лутсберг Уорд и его коллеги могут воочию увидеть последние годы пермского периода. Здесь зеленые и оливковые отложения сменяются охряными и красными — знак того, что климат Карру в это время стал жарким и засушливым. Окаменелости четвероногих, которые в изобилии попадаются в более древних породах, встречаются все реже и реже. В конечном итоге сохранились окаменелости всего трех видов синапсид — один из них встречался и раньше, а два других новички: хищник под названием Moschorinus и жутковатое бегемотоподобное травоядное под названием Lystrosaurus. А после окончания пермского периода в породах — притом в зеленых породах! — вообще отсутствуют признаки жизни.