Парнокопытные киты, четырехкрылые динозавры, бегающие черви... Новая палеонтология. Реальность, которая удивительнее фантазий - Андрей Журавлев

Кембрийское членистоногое Alalcomenaeus, вид сбоку (длина 8 сантиметров); Ченцзян, провинция Юньнань, Китай; 520 миллионов лет. Юньнаньский университет (предоставлено Никласом Стросфелдом)

Трехмерная реконструкция кембрийского членистоногого Fuxianhuia protensa, созданная по нескольким образцам: слева — нервная система, справа — нервная, пищеварительная и кровеносная системы, в центре — внутренние органы, вложенные в контур внешнего скелета (длина 9 сантиметров); Ченцзян, провинция Юньнань, Китай; 520 миллионов лет. Художник Всеволод Абрамов

Ныне благодаря новым технологиям об организмах, сохранившихся в глинистых лагерштеттах, можно узнать удивительные подробности. Так, исходя из представления о том, что в нервных клетках накапливается больше железа, группа палеонтологов и биологов под руководством технолога Генго Танака из Японского агентства по наукам о Земле и море исследовала одно из древнейших кембрийских членистоногих фуксиануйю (Fuxianhuia protensa), описанную в Ченцзяне, с помощью рентгеноспектральной компьютерной томографии и флюоресцентной микроскопии. «Мы смогли увидеть следы нервных волокон, ведущих от мозга, состоявшего из трех отделов, к различным органам животного, которому 520 миллионов лет, — рассказывала палеонтолог Ма Сяоя из Юньнаньского университета. — Этот орган, брюшная нервная цепочка и кровеносная система с объемным, спинным сердцем были у фуксиануйи практически такие же, как у самых продвинутых животных из этой группы — ракообразных, многоножек и насекомых». Получается, что эволюционные преобразования внутренних органов опережали развитие внешних — очень простых у этого членистоногого — структур.

В растворах, насыщенных кремнеземом, постепенно петрифицируются (окаменевают) растительные остатки. Например, аризонские стволы триасовых деревьев сохранились в виде красивого переливчатого опала (одна из разновидностей аморфного кварца), а многие протерозойские сообщества микроорганизмов и знаменитая шотландская раннедевонская риниевая флора в виде кремней. Обычно минеральный раствор поступал из горячих источников. И те, и другие растения можно изучать под микроскопом, поскольку естественная петрификация проявила все особенности клеточного строения тканей лучше, чем искусственные красители, используемые в ботанике.

Интересно, что в случае с окаменевшими животными очень быстрое разложение тела благоприятствует сохранности его деталей не только при фосфатизации. Так уцелели всевозможные древнейшие наземные членистоногие, беспанцирные моллюски и другие мелкие организмы в нижнесилурийских отложениях (около 425 миллионов лет) Херефордшира в Англии: их тельца были буквально выжжены вулканическим пеплом (подобно телам людей, погибших в Помпеях при извержении Везувия), а оставшиеся полости мгновенно заполнил известковый раствор, со временем превратившийся в крепкий кальцит.

Еще более интересный случай произошел с лягушками, квакавшими в болотах Арагона под Теруэлем. С римских времен там добывают самородную серу. Неизвестно, интересовало ли римлян, заброшенных вдаль от родины нередко не по своей воле, что-нибудь, кроме серы. Но исследователей в начале прошлого века весьма заинтересовало, что рудокопы извлекают из тонких глинистых пластов, перемежающихся с желтой рудой, плитки с остовами саламандр и лягушек. Со временем поиск лягушачьих остатков стал более прибыльным делом, чем добыча серы. Кое-что попало и в университетские музеи, а один из наиболее полных скелетиков стал символом общества палеонтологов-любителей Арагона. Но лишь в веке нынешнем удалось рассмотреть, что внутри костей находится, как и положено, костный мозг. Но вот только мозгу этому около 10 миллионов лет, а он все того же желтоватого цвета, хотя должен был разложиться в первые дни после гибели животного. И даже клетки в нем различимы…

Конечно, лягушачий костный мозг, как и полагается всем палеонтологическим объектам, оказался каменным. Окаменелым. После смерти земноводные попадали в придонный ил, насыщенный серой, которая быстро реагировала как раз с самой неустойчивой тканью — костным мозгом. Поры в костях взрослых особей имеют достаточный размер для прохождения ионов серы, но слишком малы для проникновения бактерий, разлагающих мягкие ткани. У личинок с еще недостаточно окостенелым скелетом, а также в поврежденных костях подобное замещение не произошло — они пусты. Прочие мягкие ткани, не защищенные костной оболочкой, уцелели только в виде «посмертной маски» из фосфатной бактериальной пленки (кожа) или полностью исчезли. А красновато-желтый цвет минерального соединения серы с железом, содержавшимся в гемоглобине, придал лягушачьему костному мозгу особенно «свежий» вид, хотя на самом деле это минеральный слепок, имитирующий структуру мозга, в том числе клеточное строение.

Нечто похожее случилось с останками самого известного хищного динозавра — тираннозавра из формации Хелл-Крик в штате Монтана, в которой захоронены скелетные фрагменты одних из последних динозавров (68 миллионов лет). Мощные сильно минерализованные кости подобных животных представляют собой своеобразные герметичные контейнеры, где некоторые органические соединения и образованные ими структуры, защищенные от доступа кислорода, могут храниться десятки миллионов лет. А формация сложена русловыми песчаными отложениями, накопившимися в речном эстуарии. Попавшие туда костные остатки быстро перекрывались наносами и благодаря пористости песчаников обезвоживались. Потому и сохранились гораздо лучше, чем в подстилающих и перекрывающих глинах. Именно из песчаников были извлечены бедренная и большеберцовая кости молодого тираннозавра (судя по кольцам нарастания, ему в момент гибели было примерно 18 лет). В сердцевинной части этих костей группой под руководством палеонтолога Мэри Швейцер из Университета штата Северная Каролина были обнаружены кровеносные сосуды с мельчайшими тельцами, формой, размером и цветом напоминающими клетки крови, а также кроветворные клетки. После растворения минеральной составляющей сосуды оказались прозрачными, объемными и эластичными — они растягивались, скручивались, сжимались, словно свежие анатомические препараты. А в костной ткани удалось выделить остатки слагающего ее белка-коллагена, по своему составу более всего напоминавшему птичий (впрочем, сравнение с аналогичными белками каких-либо пресмыкающихся не проводилось).

Вряд ли, однако, стоит рассчитывать на множественные повторения подобных находок: каждая формация уникальна в своей истории, от времени образования до того момента, когда геологические силы вновь вскроют пласты. Да и кости того же динозавра, которые пролежали всего два года во вскрытом состоянии, уже почти лишились своей органики. Но это не значит, что дальнейшие поиски подобных объектов бессмысленны. Коллаген, структурно представляющий собой тройную полимерную спираль с правильным, как в кристаллах, расположением атомов, изначально является одним из самых устойчивых белков и вообще органических соединений. Из него, например, построены трубки червей вестиментифер, живущих рядом с горячими глубоководными источниками. Фрагменты этого белка, как в случае с останками молодого тираннозавра, вполне могут сохраниться за счет полимеризации в закрытых условиях с участием свободных радикалов, которыми, например, являются ионы железа, обильные в кроветворных органах. Эти же ионы окрашивают и кровь, и некоторые минералы в красный цвет.