Страница 7 из 15
Итак, пять главных проблем. Пять ударов в колокол. Пять поводов задуматься.
Начнём с самой древней, самой глубокой и самой загадочной. С того, что палеонтологи между собой называют "Кембрийским взрывом", а за глаза — "самым неудобным фактом в истории биологии".
Удар первый: когда эволюция нажала на газ
Представьте себе театр. Занавес поднимается медленно-медленно. Проходит час, другой, третий. На сцене почти ничего не происходит. Какие-то тени мелькают в глубине, какие-то одинокие фигуры бродят без видимой цели. Вы начинаете скучать, поглядывать на часы, думать о буфете. И вдруг — БАХ! — занавес взлетает до самого верха, и на сцене оказывается весь актёрский состав разом. Все в ярких костюмах, все поют и танцуют, играет оркестр, свет прожекторов слепит глаза. Вы потрясены. Вы аплодируете стоя. Но где-то в глубине души недоумеваете: а где, собственно, развитие сюжета? Где второй акт? Почему все герои появились одновременно и без предупреждения?
Примерно так выглядит история жизни на Земле, если смотреть на неё через палеонтологическую летопись. И это не моя метафора. Это научный факт, известный уже полтора столетия и до сих пор не получивший окончательного объяснения.
Земля сформировалась около 4,5 миллиардов лет назад. Первые признаки жизни — примитивные бактерии и археи — появились где-то 3,5-3,8 миллиарда лет назад. И дальше наступила невероятно долгая, невообразимо скучная пауза. Почти три миллиарда лет — вдумайтесь в эту цифру! — на Земле не происходило ничего принципиально нового. Бактериальные маты, строматолиты, одноклеточные организмы. Всё. Никакой сложности. Никаких многоклеточных. Никаких тебе ракушек, рыбок, червячков. Планета была гигантским микробиологическим супом.
Первые многоклеточные появляются около 600 миллионов лет назад. Это так называемая эдиакарская биота. Странные, мягкотелые, ни на что не похожие существа. Они напоминают то ли растения, то ли грибы, то ли нечто среднее. У них нет глаз, нет ртов, нет конечностей в привычном понимании. Они лежат на дне океана и впитывают питательные вещества всей поверхностью тела. Учёные до сих пор спорят, можно ли их вообще считать животными или это какая-то отдельная, тупиковая ветвь эволюции.
И вот, около 540 миллионов лет назад, происходит то, что геологи называют границей докембрия и кембрия. И то, что биологи называют Кембрийским взрывом.
За отрезок времени, который по геологическим меркам можно назвать "мгновением ока" — по разным оценкам, от 5 до 20 миллионов лет, — в палеонтологической летописи появляются практически все основные типы животных, существующие сегодня. Членистоногие, моллюски, хордовые, иглокожие, кольчатые черви, плеченогие. И не просто появляются, а в уже готовом, сложнейшем виде. С глазами, пищеварительными системами, нервными узлами, конечностями. С панцирями из хитина и карбоната кальция. С системами размножения и выделения.
Самые знаменитые жители кембрийского периода — трилобиты. Эти ребята достойны отдельного абзаца. Трилобиты были членистоногими, похожими на мокриц, но гораздо сложнее устроенными. Их тело было покрыто прочным панцирем, разделённым на сегменты. У них были сложные фасеточные глаза, состоящие из тысяч отдельных линз. И линзы эти были сделаны из кальцита — кристаллического минерала. Кальцитовые линзы! Понимаете уровень инженерной мысли? Мы, люди, научились делать оптические приборы только несколько веков назад. А трилобиты щеголяли с каменными глазами более полумиллиарда лет назад. Более того, их кальцитовые линзы были устроены так хитро, что компенсировали оптические искажения — точно так же, как современные дорогие объективы. Эту конструкцию учёные смогли оценить и понять только в XX веке.
И вот вопрос: откуда всё это взялось? Да ещё так быстро?
Сам Дарвин прекрасно знал об этой проблеме. В "Происхождении видов" он честно написал: "То обстоятельство, что целые группы видов внезапно появляются в определённых слоях... это серьёзное возражение, которое может быть выдвинуто против моей теории". Дарвин надеялся, что будущие палеонтологические открытия заполнят пробелы. Что будут найдены переходные формы. Что докембрий окажется полон предков кембрийских существ, просто мы их ещё не нашли.
Прошло более ста шестидесяти лет. Палеонтология шагнула далеко вперёд. Мы нашли множество удивительных существ. Мы открыли динозавров, птерозавров, ихтиозавров. Мы нашли переходные формы между рыбами и амфибиями, такие как тиктаалик. Мы нашли переходные формы между динозаврами и птицами, такие как археоптерикс и микрораптор. Мы нашли десятки видов древних гоминид. Палеонтологи перелопатили миллионы тонн породы.
Но вот что показательно: переходных форм между докембрийскими простецами и кембрийскими сложноустроенными организмами практически нет. Эдиакарская биота, как выяснилось, не является прямым предком кембрийских животных. Это какая-то параллельная, тупиковая ветвь. Они исчезают незадолго до начала кембрия, словно освобождая сцену для новых актёров. И новые актёры выходят на сцену сразу, без репетиций, в полном гриме и костюмах.
В 1995 году известный американский палеонтолог Дуглас Эрвин, специалист по кембрийскому периоду, написал в своей книге: "Появление многоклеточных животных остаётся одной из величайших загадок эволюционной биологии. У нас нет убедительного объяснения того, почему это произошло так быстро и так поздно в истории Земли".
Прошло ещё тридцать лет. Появились новые гипотезы. Одна из самых популярных — кислородная. Якобы в докембрии в атмосфере Земли было слишком мало кислорода для поддержания сложной многоклеточной жизни. А потом уровень кислорода резко вырос, и эволюция рванула вперёд. Звучит логично. Но данные бурения древних пород показывают, что уровень кислорода достиг необходимых значений за сотни миллионов лет до кембрия. Животным было чем дышать. Они не дышали.
Другая гипотеза — генетическая. Якобы в какой-то момент у живых организмов появились Hox-гены, отвечающие за план строения тела. Эти гены-архитекторы позволяют создавать сегментированные тела, конечности, сложные структуры. Да, это важное открытие. Hox-гены действительно есть у всех сложных животных. Но откуда взялись сами Hox-гены? Какой механизм их создал? И почему они возникли именно тогда, а не на миллиард лет раньше или позже? Случайная мутация? Одна? Или множество одновременных?