Кислород. Молекула, изменившая мир

Затем наступает период затишья. На протяжении миллиарда лет уровень кислорода остается постоянным. Однако во время этого длительного застоя происходят важные эволюционные изменения: расцвет эукариот, расширение генетического разнообразия, колонизация новых экологических ниш и первые шаги к формированию многоклеточных организмов (водорослей). Но при всем этом спокойном прогрессе на протяжении миллиарда лет не возникло ничего более сложного, чем скользкие зеленые волокна. Ничто не предвещало грядущих изменений. Внезапно (в геологическом временном масштабе) 543 млн лет назад на свете возникло все, что мы видим вокруг себя сейчас. Что же произошло?

Глава четвертая. Подготовка кембрийского взрыва. «Земля-снежок», изменения условий и первые животные

Кембрийский взрыв — внезапный расцвет многоклеточной жизни в начале кембрийского периода — всегда привлекал внимание самых знаменитых биологов еще со времен Дарвина. Почему расцвет оказался столь внезапным? Да и был ли он внезапным? Дарвин полагал, что естественный отбор — процесс постепенных кумулятивных изменений — не мог объяснить быстрого появления ископаемых животных в горных породах кембрийского периода. Он, как и многие после него, полагал, что кембрийский взрыв — какое-то отклонение. Если бы удалось найти более древние окаменелости, это доказывало бы, что кембрийские животные эволюционировали медленнее, что долгий докембрийский период был подготовкой кембрийского взрыва. Эта точка зрения не лишена ocнований, поскольку большинство ископаемых кембрийского периода, известных во времена Дарвина, представляли собой окаменевшие раковины, в которых содержалось очень мало окаменевших останков мягких тканей их прежних обитателей. Некоторые полагали, что мягкие ткани не защищенных раковинами предшественников истлели, не окаменев. Быть может, кембрийский взрыв — всего лишь взрыв эволюции раковин?

Открытие Берджес-Шейл продемонстрировало несостоятельность этой идеи. Сланцевая формация, обнаруженная в канадской части Скалистых гор Чарлзом Дулиттлом Уолкоттом из Смитсоновского института в самом начале ХХ в., содержит такое поразительное разнообразие прекрасно сохранившихся мягких частей животных, что сейчас они фактически считаются эталоном. Многие из этих окаменелостей, исследованных Уолкоттом, были «втиснуты» (как позднее выразился эволюционный биолог Стивен Джей Гулд) в рамки современных таксономических групп. Пересмотр их классификации Гарри Уиттингтоном, Дереком Бриггсом и Саймоном Конвеем Моррисом из Кембриджского университета стал предметом книги Гулда «Удивительная жизнь», опубликованной в 1989 г. В лучах яркого света и под микроскопом ученые из Кембриджа восстановили анатомическое строение многочисленных странных двустороннесимметричных созданий и разместили этих невероятных cуществ в отдельные таксономические группы. Их названия говорят сами за себя: Hallucigenia, Anomalocaris, Odontogriphus — никто из них, кажется, не имеет современных аналогов. С глазами на стебельках, в броне, с челюстями-задвижками — эти монстры больше похожи на марсиан из мультфильмов, чем на земных животных.

Отмечая странности вышеназванных существ, Гулд обратил внимание на их внезапное возникновение и практически полное исчезновение. Никаких существенных изменений не было внесено в эту коллекцию созданий, эволюционировавших к концу кембрийского периода (например, все насекомые имеют три сегмента тела и шесть ног), и многие существовавшие в ту пору варианты впоследствии исчезли, не оставив следа. Но затем, вскоре после публикации «Удивительной жизни», были открыты два других отложения того же периода — в Гренландии и в Китае, и странности кембрийской фауны предстали в ином свете. Оказалось, что некоторые загадочные монстры были интерпретированы неверно или им приписывали части тела, принадлежавшие другим животным. Конвей Моррис, ныне являющийся одним из ведущих специалистов по биологии кембрийского периода, заметил, что настоящее чудо заключается в том, насколько знакомыми кажется все эти животные. Статистические данные относительно глубокого сходства между кембрийскими животными впервые в 1989 г. представили Ричард Фортли из Национального музея истории в Лондоне и Дерек Бриггс, тогда работавший в Университете Бристоля, а позднее эти данные были подтверждены и другими исследователями[20]. Но если странное разнообразие кембрийской фауны уже больше не вызывает споров, причины взрыва до сих пор активно дискутируются. Вопрос звучит примерно так же, как его поставил Дарвин: был ли кембрийский взрыв действительно внезапным событием или медленно готовился на протяжении докембрийской эпохи?