Отпечатки жизни. 25 шагов эволюции и вся история планеты - Дональд Протеро

Важно, что многие из них состоят из фосфата кальция (минерала апатита), а не карбоната кальция, из которого строят раковины морские животные. Наряду с примером древнейших брахиопод (лингулоидных), использовавших фосфат кальция для строительства раковин, это позволяет предположить, почему потребовалось так много времени для развития крупных раковинных животных, в частности трилобитов. Видимо, пришлось преодолеть немало препятствий и сложностей, прежде чем в раннем кембрии был запущен процесс минерализации раковин. Во-первых, ни одно из этих крошечных существ не могло секретировать более нескольких десятков тонких слоёв раковины — они не были готовы обзавестись столь крупными раковинами, как трилобиты. Во-вторых, ряд соображений химического характера, наряду с изобилием раковин, состоящих из фосфата кальция (а не карбоната кальция), свидетельствует, что на тот момент содержание кислорода в атмосфере и океанах ещё не достигло уровня 21%, наблюдаемого на нашей планете сегодня. Предполагается, что уровень кислорода был гораздо ниже, что осложняло работу геохимических и физиологических механизмов, которые позволили бы моллюскам выделять минералы для своих раковин.

Дисциплина докембрийской геологии и палеонтологии практически не существовала до 1954 года, когда Стэнли Тайлер и Эльсо Баргхорн открыли первые факты о микроскопических докембрийских окаменелостях и опубликовали информацию о них. Один человек стал выдающимся первопроходцем и авторитетом в сфере докембрийской биологии и геологии, начиная с 1950–1960-х годов и вплоть до своей смерти. Это Престон И. Клауд. За свою научную карьеру я несколько раз встречался с Престоном, и, как вспоминается не только мне, но и Уильяму Дж. Шопфу в его книге «Cradle of Life» («Колыбель жизни»), Клауд возвышался над местностью как башня, хоть и был ростом всего метр шестьдесят семь, обладал сверкающей лысиной и щетинистой бородой. Но он (цитируя Шопфа) был «гигантом, неутомимым чудом, полным энергии, идей, мнений и трудолюбия. Возможно, он был величайшим учёным, работавшим на стыке биологии и геологии, какого дали миру Соединённые Штаты... Клауд не любил пустой болтовни и поражал коллег некоторым высокомерием (кое-кто за глаза называл его “маленьким генералом”, но никогда не говорил этого в лицо). Но одно достоинство Клауда перевешивало любые его недостатки: он был превосходен».

Клауд сделал хорошую карьеру в научной сфере, особенно преподавая в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре и работая в Геологической службе США, где превратил палеонтологию в настоящий локомотив. Новаторское и масштабное мышление Клауда позволило ему стать экспертом во многих сферах, от исследования брахиопод и добычи бокситов до океанографии, изучения коралловых рифов и петрологии карбонатов. В 1974 году он стал писать книги, в которых предостерегал о будущем нашей планеты, исчерпаемости ресурсов и пике нефтедобычи, об антропогенных экологических катастрофах на Земле. Две главные книги на эту тему («Cosmos, Earth and Man: A Short History of the Universe» (1978) и «Oasis in Space: Earth History from the Beginning» (1988)) впервые объединили его масштабные представления о 4,5-миллиардной истории Земли с прогнозами о том, как люди рискуют уничтожить свою планету.

Задолго до того, когда кто-либо стал разрабатывать факты существования древнейшей жизни, Клауд активно изучал докембрийские микроокаменелости и строматолиты, а также искал новые эдиакарские ископаемые. Ещё важнее, что он создал парадигму для понимания докембрийской Земли — эпохи длиной в 3 млрд лет, когда уровень кислорода был низок, медленно эволюционировала одноклеточная жизнь, а затем последовало взрывное распространение эукариотических клеток, вызванное «кислородной катастрофой» между 2 и 1,8 млрд лет назад. Клауд выдвинул много инновационных идей о докембрийской геохимии, составе докембрийской атмосферы и океанов. Его знаменитая работа «A Working Model of the Primitive Earth» (1972) стала основой почти для всех исследований докембрия, проведённых в течение следующих сорока с лишним лет.

Клауду, как и многим другим геологам, не давала покоя большая разница между крупными, но мягкотелыми эдиакарскими созданиями и панцирными трилобитами. В конце жизни он очень обрадовался открытию и описанию мелких раковинных ископаемых раннего кембрия, которые в значительной степени восполнили этот пробел. Но всё-таки почему в докембрии не встречаются раковинные окаменелости? Как мог возникнуть такой эволюционный разрыв между эдиакарской и мелкой раковистой фауной?

В 1972 году Герард Гермс описал окаменелости из свиты Нама в Намибии (на тот момент данная территория являлась колонией ЮАР и называлась Юго-Западной Африкой), относящиеся к позднему докембрию. Он сообщил о странном известковом ископаемом около 6 мм в поперечнике и около 150 мм в длину. Ископаемое состояло из нескольких вложенных друг в друга конических оболочек, а внутри была трубчатая полость (рис. 3.3). До сих пор нет единого мнения о том, к какой группе животных они относятся (может, это были черви, выделявшие особые вещества для постройки трубчатого скелета) и можно ли их причислить к какой-то современной группе. Обычно усматривается связь между этими организмами и строматолитами: они должны были тяготеть к мелководной среде обитания, где имелись бактериальные маты. Кроме того, есть свидетельства о существовании других организмов, охотившихся на них, — первых настоящих хищников.

Рис. 3.3. Реконструкция клаудины. Показана внешняя структура, напоминающая вложенные друг в друга конусы. Кроме того, изображена цилиндрическая камера, которую занимал мягкотелый строитель этой раковины (рисунок Mary P. Williams на основе нескольких источников)

Кем бы ни были эти таинственные существа, они стали первыми жителями Земли, которые обзавелись раковинами (наряду с китайскими трубчатыми окаменелостями, Sinotubulites). Они появились в позднем докембрии, причём не только на территории Намибии, но и в Антарктике, Аргентине, Бразилии, Калифорнии, Канаде, Китае, Мексике, Неваде, Омане, Испании, Уругвае и особенно в России. В 1972 году Герме назвал их Cloudina, отметив огромный вклад Престона Клауда в докембрийскую биогеологию. В последующие годы неоднократно возобновлялись споры об этих невероятно примитивных и фрагментарных окаменелостях, появлялись новые интерпретации. Однако кажется правильным, что древнейшие раковинные животные на Земле носят имя в честь Престона Клауда.

«Кембрийский взрыв» скорее напоминал тлеющий фитиль (рис. 3.4). В период с 600 до 545 млн лет назад единственными многоклеточными существами на нашей планете были крупные мягкотелые эдиакарцы, лишённые раковин. Очевидно, геохимические условия (особенно низкий уровень кислорода) не давали возможности для эволюции крупных раковинных организмов. Наряду с таинственными эдиакарцами среди строматолитных матов обитали предки мелких раковинных ископаемых, в частности клаудины и синотубулиты.