Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих

Вы наверняка слышали страшные истории об установке в Швейцарии, которую физики построили под землей и используют для закручивания частиц, что неизбежно приведет к образованию черной дыры, прорыву в другое измерение или остановке самого времени и уничтожению Вселенной? ESRF занимается чем-то вроде этого. Разница только в том, что в организации в Швейцарии (а точнее, в ЦЕРН, Европейской организации по ядерным исследованиям) разгоняют и сталкивают протоны, а в ESRF – электроны. И где только эти технологии не применяются – от понимания структуры ферментов до выяснения того, почему повторно замороженное мороженое отвратительно на вкус [80]. А также они предоставляют беспрецедентно новые данные об ископаемых организмах, полностью преобразуя практику палеонтологии и раскрывая происхождение млекопитающих.

Главное здание ESRF выглядит как кубический кристалл. За утилитарным фасадом скрывается застекленный четырехэтажный атриум. Весной 2017 года меня привел туда Винсент Фернандес, в перерыве между сканированиями моего ископаемого млекопитающего с острова Скай он проводил для меня экскурсию по объекту. Фернандес, французский палеонтолог, которому едва перевалило за тридцать, уже сделал себе международное имя как один из ведущих мировых экспертов по использованию синхротронного излучения для получения точных снимков ископаемого материала. Он работал в составе команды, возглавляемой Полом Таффоро, который первым применил синхротронное излучение в палеонтологии. Таффоро впервые применил этот метод для изучения зубов ископаемых приматов, и в ходе своих исследований он применил те же методы ко многим другим группам. Сейчас он – один из самых важных ученых ESRF, и его влияние привело к тому, что исследовательский поток в центре почти полностью сосредоточился на палеонтологии.

Когда я только познакомилась с Фернандесом, он входил в команду Таффоро. Среди палеонтологов он славился своими навыками, особенно цифровой визуализацией собираемых им данных. Одной из его самых знаковых работ стала реконструкция уникального экземпляра цинодонта, а именно тринаксодона. Останки этого животного были погребены в норе, когда ее затопило. Снаружи нора представляет собой не что иное, как трубчатый кусок красновато-коричневой породы, вырытый в триасовых отложениях Южной Африки. Благодаря всевидящему оку синхротрона Фернандес смог в цифровом виде реконструировать скелет цинодонта, все еще находящийся внутри камня, при этом не удалив ни кусочка породы¹.

Сканирование показало существо, свернувшееся калачиком, его позвоночник изогнулся буквой S, а ноги поджались под длинное тело. Голова была склонена набок, как у кошки, дремлющей перед камином. Это изображение, достаточно удивительное в своей завораживающей красоте, стало еще удивительнее – тринаксодон умер не в одиночестве. В одной норе с ним оказался неожиданный сосед: брумистега, древняя амфибия, названная в честь палеонтолога Роберта Брума. У нее было сломано несколько ребер, из-за чего, возможно, она и искала укрытия в норе. Считается, что тринаксодон находился в своего рода спячке, называемой эстивацией, пережидая засушливую погоду. Но, что бы ни заставило их делить нору, когда пронесся паводок, оба животных погибли.

В просторном атриуме Фернандес подвел меня к настольной масштабной модели синхротрона. И мягким голосом объяснил, как он работает.

Подобно тому, как сенатор Тед Стивенс описал интернет [81], синхротрон представляет собой набор трубок. Все начинается с электронной пушки, называемой линейным ускорителем, или линаком, который работает на 200 миллионах электрон-вольт. Он выстреливает в круглую трубу, называемую бустерным синхротроном, диаметр которой составляет 300 метров. Бустер спрятан под травянистым холмиком, снаружи его не видно.

Затем первоначальный пучок электронов ускоряется, достигая шести миллиардов электрон-вольт. Когда Фернандес описывал мне это, я представила себе замедленную съемку автомобилей на кольцевой развязке ночью, их фары описывают круги. Эти электроны, теперь ускоренные, вводятся в более крупное накопительное кольцо, окружающее ускоритель. Вот оно и находится в этом здании, которое видно с окрестных горных вершин: гигантский белый пончик на дне долины, 844 метра в окружности.

Внутри накопительного кольца электроны перемещаются почти со скоростью света. Они вращаются в течение нескольких часов, время от времени из бустера поступают новые электроны, чтобы обеспечить более или менее постоянную энергию и скорость. Вокруг накопительного кольца расположен ряд магнитов, которые воздействуют на электроны, создавая рентгеновские лучи. И вот эти рентгеновские лучи затем используются для сканирования окаменелостей, они проникают сквозь породу в кости, освещая их структуру с беспрецедентной детализацией.