Хлопок одной ладонью - Николай Кукушкин

Получившаяся в конечном итоге «базовая форма» типичных билатерий представляет собой трубку, у которой с одной стороны рот, а с другой – анус. Это описывает и червя, и рыбу, и даже, с некоторыми добавлениями, человека.

В совокупности с мезодермальными мышцами и собственно билатеральной симметрией такое трубчатое строение позволило нашим предкам освоить новую среду обитания и тем самым, по одной из версий, подтолкнуло царство животных к назревающей революции.

Червь в земле – как рыба в воде. Все его тело устроено таким образом, чтобы заглатывать частицы почвы или морского грунта, пропускать через свою пищеварительную систему, переваривая и всасывая все полезное, и выбрасывать с обратной стороны, продолжая при этом копать землю своим удлиненным телом.

Такое было возможно не всегда. Самые древние из ископаемых животных – это фауна так называемого эдиакарского периода (635–541 млн лет назад). Вероятно, что в толще воды в те времена вовсю сновали медузы и личинки, которые из-за своих мягких тел и микроскопических размеров не оставили следа в геологической летописи. Основную же массу собственно ископаемых животных того времени составляют придонные виды. Так вот, среди них нет никого, кто умел бы копать. Часть дошедшей до нас эдиакарской фауны – это неподвижные фильтраторы, а часть – плоские существа, вероятно, скользившие по дну и, подобно современным планариям, обгладывающие с камней какой– нибудь питательный налет.

В этом-то питательном налете вся соль. Дело в том, что на морское дно постоянно оседает много потенциально съедобного: от бактерий до останков животных. На любой потенциально съедобный ресурс рано или поздно найдется кто-нибудь, кто его съест.

В случае с кембрийским взрывом – той самой революцией, к которой мы приближаемся в нашем повествовании, – питательный налет на морском дне копился там миллиарды лет. Он и сегодня-то толстенный: бактерии в осадочных отложениях составляют, по некоторым оценкам, половину общемировой биомассы прокариот22. Именно этими отложениями микроорганизмов, по всей видимости, и питались придонные животные в эдиакарский период. Проблема в том, что они могли их только соскребать с поверхности.

Кембрийский взрыв – это кульминация истории царства животных. Взятие Бастилии, переход через Рубикон, бомба над Хиросимой. В кембрийский период, следующий за эдиакарским, в считаные минуты по эволюционным часам (каких-то 25 млн лет) океан заполонили мириады существ неслыханной сложности и невероятного разнообразия. Все основные группы животных, которые мы могли бы узнать сегодня, появляются в ископаемой летописи в этот кратчайший период эволюционной истории. Внезапно вместо редких вкраплений странных животных возникают целые залежи трилобитов, тонны червей, бесконечные раковины, сегменты, ноги, зубы, шипы и антенны. Если и есть в истории жизни на земле «взрывообразные» фазы, то нет лучшего примера, чем кембрийский период. Именно поэтому граница между эдиакарием и кембрием – чуть ли не главная хронологическая отметка в истории Земли.

Сложно найти в зоологии тему более противоречивую, чем кембрийский взрыв.

Типичный зоолог, как я уже объяснил, проводит утро, вращая перед студентами симметриями и полостями червей и медуз, а остаток дня в баталиях на тему кембрийского взрыва с коллегами. Так вот, хочу сразу пояснить: никто не знает, что вызвало кембрийский взрыв. Есть даже вполне резонная версия, что никакого кембрийского взрыва на самом деле не было, а просто появились виды вроде трилобитов, чей экзоскелет лучше сохраняется, чем, скажем, мягкое тело медузы. И все-таки большинство склоняется к тому, что в этот период действительно произошел внезапный скачок в разнообразии и количестве животных.

Я излагаю здесь версию не самую распространенную и далеко не общепринятую, а симпатичную лично мне. Идея ее состоит о том, что кембрийский взрыв был вызван «анальным прорывом»23, 24. Логика следующая: миллиарды лет на дне копились питательные вещества. В толще этих питательных наслоений никто, кроме редких бактерий, не жил, потому что туда не проникал кислород. В толще воды над наслоениями тоже особо никто не обитал, потому что там нечего было есть, – выживали там в основном микроскопические личинки, питавшиеся запасенным материнским желтком. Эдиакарские животные уныло паслись на поверхности придонного ила, скребли его, как могли, но много не наскребали. И тут вдруг у кого-то из них происходит генетическая перестройка – и наглухо замкнутая кишка внезапно превращается в сквозную.

Счастливый обладатель сквозного организма, по этой версии, устремляется в толщу ила, яростно пожирая накопленные миллиардами лет питательные вещества. Он размножается с невиданной скоростью, порождая за эволюционные мгновения армию бурильщиков, добывающих питательные вещества на дне океана. Это имеет двоякий эффект: во-первых, взбаламутив ил, черви обогащают пищей толщу воды. Во-вторых, разрыхляя ил, черви обогащают его кислородом. В результате появляются возможности для жизни не только на поверхности дна, но и в воде или в земле25. Это расширяет пространство для эволюционного маневра. Появляется масса новых животных, которые быстро заполоняют возникшие ниши. Среди этих животных однозначными триумфаторами становятся билатерии, к тому моменту разделенные на многочисленные кланы и подгруппы. В дальнейшем борьба за первенство в животном царстве развернется между этими подгруппами, от тевтонских роботов-членистоногих до безумных панков-иглокожих, от текучих, как картина Дали, моллюсков до упругих, как стержень, хордовых, включающих и рыб – наших предков.

Есть масса других сценариев кембрийского взрыва. Например, большой популярностью пользуется версия, что ключевым событием был скачок в уровне кислорода, то есть очередной подъем предела мощностей, как при появлении митохондрий26–28. Есть версия, что кислородные флуктуации были не так значительны, а взрыв начался с возникновением хищничества, то есть поедания одних животных другими29. Это мы тоже видели: эукариоты уже изобретали хищничество в форме фагоцитоза других клеток. Более трезвомыслящие биологи считают, что ничего настолько конкретного не происходило, а просто появились новые генетические программы развития, открывшие перед животными массу новых возможностей17, 30. Мало кто сомневается, что кембрийский взрыв как-то связан с появлением билатерий – вопрос только в том, где причины, а где следствия среди всех многочисленных изменений, которые произошли с живой природой в кембрийский период.