Трилобиты. Свидетели эволюции - Ричард Форти

При изучении сланцев оказалось, что у морского дна в то время содержание кислорода было очень низким, а под слоем мягкого ила кислорода не было вообще. Такие негостеприимные условия хорошо нам известны, их называют анаэробными. Мало кто из животного мира способен выжить в этой среде, но некоторые виды бактерий процветают именно в таких условиях. При почти полном отсутствии кислорода они обучены получать энергию из биохимических реакций. Высокое содержание железа и серы очень типично: сера участвует в их метаболизме. Вполне вероятно, что именно процессы жизнедеятельности этих крошечных бактерий и способствовали отложению железа на конечностях трилобитов. В настоящее время Дерек ставит специальные эксперименты, выясняя, как все это происходило. Эксперименты воспроизводят в лаборатории события, которые разыгрывались в реальном мире миллионы лет назад. Сделать это непросто, но мы знаем достаточно, чтобы нарисовать в воображении картину происшедшего. Бедных Tharthrus накрыло потоком мути, и они погибли, возможно, отравленные внезапным снижением уровня кислорода — без кислорода нечем дышать. Ни один падальщик не рискнул пробраться сквозь отравленную безжизненную толщу. Неподвижные ножки обволакивал мягкий осадок, где в супе, насыщенном серой и железом, благоденствовали только бактерии. Они выкрасили поверхности конечностей быстрее, чем разложение уничтожило их. Так, сохраненные в виде пиритовых слепков, конечности трилобитов победили время.

Реконструкция проф. Бичера ордовикского трилобита Triarthrus с брюшной и со спинной стороны; показаны ветвистые конечности и антенны. С того времени многое уточнили, но базовая модель не изменилась. На голове три пары ротовых конечностей плюс антенны. Справа изображение брюшной стороны Triarthrus, отпрепарированного Алмондом из бичеровского слоя, с пиритизированными (ожелезненными) конечностями.

an — антенна

еу — глаз

gl — глабель

g.a — щечный угол

hy — гипостома

f.s — лицевой шов

fr.c — свободная (подвижная) щека

fi.c — неподвижная щека

ру — пигидий

А теперь настал мой черед кратко выступить в этой истории. Оставалась одна тайна, загаданная Tharthrus. Если морское дно в ордовике было таким непригодным для жизни, как же получилось, что там счастливо жили эти маленькие трилобиты, по крайней мере пока не погибли? Очень часто находят их скопления, и, кроме этого вида, там нет никаких других (и никаких других ископаемых в том числе). И подобные скопления не редкость. Triarthrus является самым молодым из целого семейства трилобитов — семейства Olenidae, чья история насчитывает 50 миллионов лет и уходит вглубь кембрийского пласта. Впервые мне попался представитель Olenidae на мрачных берегах Шпицбергена, где они находятся во множестве в темных породах ордовика, внешне похожих, но по возрасту более старых, — и на том древнем морском дне ничто более не выживало. Эти породы настолько насыщены соединениями серы, что каждый скол от удара геологического молотка сопровождался запахом тухлых яиц. Очевидно, трилобитам был известен какой-то секрет, с помощью которого они благоденствовали в серных миазмах. Впрочем, в этом чистилище обитали не только Triarthrus, но и родственные им более крупные трилобиты: одного из них я позже окрестил Cloacaspis по ассоциации с римской Клоакой — так римляне называли свою канализацию — по причинам вполне очевидным. (Клоаку сконструировали при Тарквинии Приске, она уносила нечистоты с улиц Рима в Тибр.) Вскоре мне предстояло исследовать опять же похожие, но еще более древние породы в окрестностях норвежской столицы Осло, где изобиловал предок всех названных трилобитов — сам Olenus. Пахучие желваки с трилобитами, наверное, единственное, что есть зловонного в этом безукоризненно чистом, образцово-показательном городе. Olenus — один из первых известных нам трилобитов, названных в честь мужа Леты скандинавским пионером-геологом Далманом в 1827 г. Боги превратили мужа и жену в камень — первые палеонтологи застолбили самые уместные классические названия! Все трилобиты этого семейства процветали в сернистом, богатом железом осадке, в среде, бедной кислородом, — такие условия заведомо исключают конкуренцию. Только за последние несколько лет ученые сумели в подробностях изучить животных, приспособившихся к подобным условиям. Природа виртуозно делает из нужды добродетель, оборачивая проблемы в преимущества. В наше время в смердящем иле живут некоторые типы моллюсков, которые научились выращивать на жабрах специальных бактерий. Эти бактерии перерабатывают сульфиды, используя ровно то незначительное количество кислорода, которое способны предоставить им моллюски, — слишком много кислорода окислило бы сульфиды, и бактерии остались бы без питания. Наши моллюски — обитатели пограничных условий. Они живут только в бедной кислородом среде, где под мягким осадком кислорода нет вовсе, зато в избытке сернистые соединения и особые бесцветные серобактерии; для их изучения понадобились микроскопия высокого разрешения и современные молекулярные технологии. Ни Бичер, ни Уолкотт не смогли бы даже заподозрить существование этих бактерий. Моллюски получают от бактерий[15] питательные вещества, но есть и другие животные, которые специально «культивируют» этих бактерий в качестве еды. Изучая оленид, я пришел к выводу, что они обитали в придонной среде, «благоухавшей» серой и с низким содержанием кислорода. Затем мне попались работы о современных животных, которые сами себе «выращивают» симбиотических серобактерий, и описание мест их обитания. Вот он, великий миг! Неожиданно многие загадки строения Olenidae оказались разрешимы. Стало очевидным, почему они жили большими сообществами без всякого намека на соседство с другими видами, зато в компании таких малоприятных геологических пород: они специализировались именно на низкокислородных условиях. У оленид было длинное тело с многочисленными сегментами на туловище — им нужно было больше пространства для разведения бактерий. Они, вероятно, даже выращивали для себя бактерий вдоль длинных лепестков дыхательных придатков, примерно так выращивают себе пищу современные моллюски. Панцири у Olenidae тонкие, ведь в отсутствие хищников они чувствовали себя в безопасности. Среда их обитания изобиловала железом, необходимым для замещения конечностей. Все факты сошлись: эти самые трилобиты оказались первыми известными животными, которые приспособились к симбиозу с серобактериями.

Конечности трилобитов находили не только в сланцах Ютика. В Германии на обоих берегах реки Мозель и в прилегающей Рейнской области тоже есть выходы темных сланцев. Сланцем из массива Хунсрюк крыли крыши еще в средние века, и к середине XIX в. в этом районе уже работало множество богатых карьеров. Даже сейчас в открытом карьере в Банденбахе трудятся 30 колыциков сланца. По времени залегания эти сланцы находятся где-то между слоями Ютика и породами каменноугольного периода, с которых мы начали свое повествование; это время раннего девона (примерно 390 млн. лет назад). Их скрутило и сдавило в результате Герцинского комплекса движений земной коры — тех самых отчаянных конвульсий, что создали дикие Пентаргонские скалы на побережье Корнуолла. В определенных слоях Хунсрюкских сланцевых гор ископаемые замещены пиритом, так же как и в Риме из штата Нью-Йорк. Но общая картина другая. В Хунсрюке пиритизирована целиком вся богатая морская фауна: морские звезды, морские лилии, черви, рыбы. Существа с мягким телом оказались застигнуты врасплох, словно на моментальном фото. Если бы эта книга была о морских звездах, я страница за страницей описывал бы чудеса из Хунсрюка. На том девонском морском дне кипела жизнь, кислорода было в достатке и не было никаких особенных условий, к которым приходилось бы приспосабливаться. Множество разнообразных членистоногих ползало по мягкому девонскому илу, среди них попадались и трилобиты: их было больше всех. Сегодня считается, что все пространство морского дна время от времени накрывало потоками мути, достаточно насыщенной железом, чтобы его хватило на всех ископаемых. Профессор Вильгельм Стюрмер отработал технику рентгеновских снимков для оказавшихся внутри породы ископаемых. Да, вполне возможно аккуратно извлечь ископаемое, как это делал Джон Алмонд в обнажениях Ютика, но насколько же лучше заглянуть внутрь камня, сфотографировав захороненное животное с помощью рентгеновских лучей. Пирит менее прозрачен для рентгеновских лучей, чем сланец, поэтому ископаемые появляются на рентгеновских снимках будто обведенные мягким черным карандашом точной рукой художника. Они похожи на призраков: кажется, их вызывали из небытия заклинанием, а не научным инструментом.