Нил Шубин - Внутренняя рыба
Когда хорошо настроенное равновесие разных частей тела нарушается, живое существо может умереть. Например, если одна группа клеток перестает должным образом сотрудничать с остальными, из нее может развиться раковая опухоль. Продолжая неограниченно делиться или не умирая когда следует, эти клетки могут нарушить равновесие, обеспечивающее существование живого человека. Рак нарушает правила, предписанные клеткам для взаимодействия друг с другом. Подобно злодеям, из-за которых распадаются общества, построенные на всеобщем сотрудничестве, раковые клетки ведут себя по-своему, доводя до распада то объединение, к которому они относятся, — человеческое тело.
Что сделало такую сложную организацию возможной? Чтобы наши древние предки из одноклеточных организмов превратились в многоклеточные (чего им удалось добиться более миллиарда лет назад), их клетки должны были выработать новые механизмы, позволяющие жить и работать вместе. Им нужно было научиться взаимодействовать друг с другом, обмениваясь сигналами. Нужно было научиться по-новому объединяться и держаться друг за друга. И, кроме того, нужно было освоить новые функции, например синтез веществ, благодаря которым органы многоклеточного тела определенным образом отличаются друг от друга. Все эти свойства — межклеточный "клей", способы "клеточного общения" и производимые клетками вещества — и составляют тот набор инструментов, с помощью которого построены все разнообразные многоклеточные организмы, населяющие нашу планету.
Изобретение этих инструментов произвело настоящую революцию. Переход от одноклеточных организмов к многоклеточным означал появление совершенно иного мира. Его населили новые существа с совершенно новыми способностями: они научились вырастать большими и передвигаться на немалые расстояния, а также выработали новые органы, позволяющие ощущать, поедать и переваривать окружающий мир.
В поисках тела
Мысль, которая не позволяет всем нам — червям, рыбам и людям — слишком возгордиться: большая часть истории жизни была историей одноклеточных организмов. Почти все, о чем мы говорили до сих пор: животные с конечностями, головами, органами чувств или хотя бы с каким-то планом строения тела, — существовало на Земле лишь на последнем, меньшем промежутке истории ее существования. Мы, палеонтологи-преподаватели, чтобы показать, как невелик этот промежуток, нередко используем аналогию между всей историей Земли и одним календарным годом. Представим себе, что все 4,5 миллиарда лет существования Земли — это единственный год, где 1 января возникла наша планета, а полночь 31 декабря — настоящее время. Жизнь появилась на Земле где-то зимой или в самом начале весны, но вплоть до осени единственными живыми организмами были одноклеточные микробы, такие как бактерии, водоросли и амебы. Животные возникли, по-видимому, только в ноябре, а люди — вечером 31 декабря. Как и все остальные животные и растения, населяющие Землю, мы довольно поздно явились на этот праздник жизни.
Если посмотреть на залегающие по всему свету горные породы, то гигантский масштаб временной шкалы, с которой мы имеем дело, станет вполне очевиден. В породах возрастом немногим более 600 миллионов лет и старше мы не находим остатков ни животных, ни растений. Ископаемые, которые в них встречаются, представляют собой одноклеточные организмы и колонии водорослей и бактерий. Такие колонии похожи на бусы или маты, а иногда на круглые дверные ручки. Их не стоит путать с телами многоклеточных организмов.
Исследователи, которые впервые обнаружили древнейшие ископаемые остатки многоклеточных, не имели представления, что именно им удалось обнаружить. С двадцатых по шестидесятые годы XX века в разных концах света стали находить остатки в высшей степени странных существ. В двадцатые и тридцатые годы Мартин Гюрих, немецкий палеонтолог, работавший в Намибии, нашел довольно много разных отпечатков, которые напоминали отпечатки тел животных. Они имели форму дисков и блюдец, и было неясно, насколько они примечательны. Это могли быть отпечатки древних водорослей или же древнейших медуз, когда-то населявших моря.
В 1947 году Реджинальд Спригг, австралийский геолог, в поисках полезных ископаемых наткнулся на место, где на нижних сторонах камней обнаружились отпечатки чего-то похожего на диски, ленты и пальмовые листья. Работая в районе заброшенного карьера в холмистой местности Эдиакара в Южной Австралии, Спригг собрал большую коллекцию этих отпечатков и добросовестно описал их. Со временем подобные отпечатки были обнаружены на всех материках, кроме Антарктиды. Ископаемые, которых обнаружил Спригг, были странными существами, но поначалу мало кто придавал им значение.
Дружное равнодушие к этим находкам со стороны палеонтологов было связано с тем, что породы, в которых были обнаружены эти отпечатки, считались возникшими в кембрийский период, из которого было известно уже немало ископаемых остатков животных в узком смысле слова, то есть многоклеточных. Ископаемые, найденные Сприггом и Порихом, долгое время оставались незамеченными и считались набором не особенно интересных, хотя и довольно странных отпечатков из периода, уже хорошо представленного в музейных коллекциях по всему миру.
Все это изменил в середине шестидесятых Мартин Глесснер, обаятельный австрийский эмигрант, работавший в Австралии. Сравнив эти породы с породами, добытыми в других районах Земли, Глесснер показал, что возраст этих пород и содержащихся в них ископаемых на 15-20 миллионов лет больше, чем первоначально считалось. Гюрих, Спригг и другие нашли не просто какие-то любопытные отпечатки, а следы древнейших известных многоклеточных организмов.
Эти ископаемые относились к так называемому докембрию — времени, которое долгое время считали лишенным жизни. Открытие Глесснера говорило о том, что жизнь в конце докембрия не только уже существовала (это установили до Глесснера), но и была представлена в том числе и многоклеточными формами. Палеонтологические диковинки оказались ценнейшими научными материалами.
Важнейшие события в истории жизни на Земле, отмеченные на временной шкале, Обратите внимание, на протяжении какого большого промежутка времени ни у кого из обитателей Земли не было многоклеточных тел. Все это время нашу планету населяли лишь одноклеточные организмы, жившие поодиночке или в колониях.
Докембрийские диски, ленты и пальмовые листья представляли собой остатки древнейших организмов, обладавших многоклеточными телами. Как и можно было ожидать от древнейших ископаемых животных, они включали представителей самых примитивных групп, живущих в наши дни, — родственников современных губок и медуз. Другие докембрийские ископаемые не были похожи ни на каких известных животных. Об их отпечатках мы можем сказать только, что у этих организмов были многоклеточные тела, но их причудливую форму и необычный рельеф их покровов сложно сопоставить с чертами строения каких-либо современных организмов.
Из этого следовал один предельно ясный вывод: 600 миллионов лет назад многоклеточные организмы уже начали заселять моря нашей планеты. У этих организмов были вполне оформленные тела, то есть это были не колонии клеток, а настоящие многоклеточные. Некоторые из них уже обладают формой тела и характером симметрии, как у современных форм. Что же касается тех, которых не удается сопоставить с современными формами, то и у них можно найти специализированные структуры тела. Это означает, что эти докембрийские организмы обладали новым уровнем биологической организации, более высоким, чем у предшествующих живых существ.
Об этом свидетельствуют не только ископаемые остатки, заключенные в горных породах, но и сами породы. С появлением первых многоклеточных тел появились и первые следы. На окаменевших участках морского дна того времени есть отпечатки, свидетельствующие о том, что обладатели этих тел уже умели ползать и извиваться. Древнейшие известные следы — небольшие лентовидные бороздки на поверхности окаменевшего ила — говорят о том, что эти многоклеточные были способны совершать довольно сложные движения. Они не только обладали телами с определенными узнаваемыми частями, но и пользовались ими, чтобы активно передвигаться неизвестными ранее способами.
Все обстоит именно так, как и следовало бы ожидать. Мы находим первые ископаемые остатки тел в породах более древних, чем первые остатки тел, обладающих сложным планом строения, которые в свою очередь встречаются в породах более древних, чем первые остатки тел, наделенных головой и конечностями, и так далее. Подобно животным из того зоопарка, по которому мы гуляли в первой главе, ископаемые, заключенные в горных породах, соответствуют вполне определенному порядку.
