К северу от Теруэля, в окрестностях городка Муреро, в кембрийском разрезе палеонтологи нашли еще одну неразлучную пару — лежащие рядом мумии двух трилобитов, которые сохранились благодаря замещению их тел глинистыми минералами. Подлинное чудо: ведь этим мумиям более полумиллиарда лет. Тоже он и она.
В том, что остатки организмов могут уцелеть в горных породах миллионы и миллиарды лет, ничего удивительного нет. Конечно, смотря какие породы, какие остатки, что за организмы, как они умерли и что было дальше. По-научному этот процесс — преобразования погибших организмов в ископаемые, который сводится к минерализации скелета и замещению органики минералами, — называется фоссилизацией.
Сохранность тела зависит в первую очередь от условий захоронения. Попало оно в сухой песочек (как влюбленные в Теруэле) или накрыло его подводным оползнем (как трилобитов в Муреро) — получились нетленные мощи. Оказалось в кислой почве — и костей не осталось. Хотя в определенных условиях со скелетом долго ничего не происходит. Скелетная ткань и при жизни — уже минерал. Камень. Именно каменные, скелетные, останки представляют собой основную массу палеонтологических находок. Впрочем, палеонтологическая летопись не сводится к одним лишь окаменелостям.
Динозавры в истинном цвете
В магматических породах — исторгнутых из недр Земли высокотемпературных расплавах, остывших и застывших на ее поверхности, — что-либо искать бессмысленно.
Ордовикская моноплакофора Kirengella kultavasaensis с рисунком на раковине (диаметр 1 сантиметр); Ненецкий АО; 490 миллионов лет. Музей эволюции, Упсала (предоставлено Александром Губановым)
Однако вулканические пеплы, мгновенно убивая целые сообщества организмов, сохраняют их рельефные отпечатки в почти первозданном виде. Таковы, например, захоронения разнообразных летающих тварей, со всем своим окружением попавших под пеплопад в озерной котловине, располагавшейся 130–110 миллионов лет назад (середина мелового периода) на северо-востоке Китая. Это местонахождение — Чжэхоль — даже называют «меловыми Помпеями».
Оказалось, что у одних динозавров (Sinosauropteryx и Beipiaosaurus) шкурка была утыкана полыми извилистыми нитями (филаментами) до пяти сантиметров длиной. Они ветвились, подобно перышкам современных птиц, но не имели ни крючков, ни бородок. Другие китайские пти-цединозавры [Protoarchaeopteryx и Caudipteryx) вроде бы носили настоящие перья. Последний выглядел как недо-щипанный индюк — с длинными перьями на передних лапах и хвосте. Но все они имели симметричное опахало и, значит, не годились для полета. Разве что для прохажива-ния перед самкой и ухаживания за ней.
Гистолог Теагартен Лингам-Сольар из Университета Квазулу-Наталь и орнитолог Алан Федуккия из Университета Северной Каролины усомнились в природе филаментов: уж не остатки ли это коллагеновых волокон, прошивающих шкуру любого ящера? Филаменты динозавра синозавроптерикса действительно напоминали отпечатки волокон соединительной ткани, которые образуются, например, при фоссилизации шкуры ихтиозавра. Однако впоследствии точно такие же филаменты были найдены палеонтологом Райаном Маккелларом из Университета Альберты и его коллегами в янтарях мелового возраста. В свою очередь, различные типы оперения динозавров, включая синозавроптерикса, были изучены под руководством геохимика Роя Вогелиуса из Манчестерского университета и физика-ядерщика Уве Бергманна из Национальной ускорительной лаборатории в Стэнфорде с помощью сканирующего электронного микроскопа, рентгеноструктурного микроанализатора и различных рентгеновских спектроскопов. Это позволило не только рассмотреть микроскопические детали перьев, даже в тех образцах, где их остатки не различимы в обычном световом микроскопе и тем более невооруженным глазом, но и обнаружить в них окаменевшие клеточные наноструктуры с закономерным распределением атомов металлов. Эти наноструктуры — феомеланосомы (200–400 нанометров в диаметре) и эумеланосомы (500–900 нанометров длиной при ширине до 300–600 нанометров) — отвечали за цвет оперения. Исследования подтвердили подлинность находок и их целостность — то, что они не являются смешением скелетных остатков различных животных.
Благодаря расположению меланосом перья при жизни иридесцировали — переливались всеми цветами радуги, испуская отраженный свет. Значит, пернатые динозавры представали перед своими партнерами во всем блеске. Позднее подобные исследования позволили восстановить окраску и вымерших птиц. Скажем, у древних гигантских пингвинов (35 миллионов лет), как выяснила группа палеонтолога Джулии Кларк из Техасского университета в Остине, перья были не черные, а серые и рыжие, как у многих других птиц. Современную окраску они приобрели позднее с появлением более крупных меланосом, что было связано с приспособлением всего перьевого покрова к водному образу жизни и высоким нагрузкам при движении сквозь водную толщу.
Узнать о масти древних существ позволяет и анализ ископаемой ДНК. Так, группа молекулярного биолога Майкла Хофрейтера из Йоркского университета исследовала судьбу гена меланокортинового рецептора (MC1R), работа которого связана с окраской перьев птиц и шерсти млекопитающих. Оказалось, что аллели этого гена мамонта отличались от таковых у африканского слона; ген кодировал малоэффективный вариант рецептора, и мохнатые хоботные становились блондинами. Почему бы нет: белый (на самом деле прозрачный) цвет обычен для зимней окраски многих птиц и млекопитающих северных широт, например полярных волков, поскольку прозрачные волоски пропускают солнечные лучи и тело греется (если бы они были темными, то только сами и нагревались бы и при этом быстро остывали на ветру). Исследование пигментов в волосяном покрове мамонта показало, что волоски внешнего из трех его слоев шерсти, самые длинные, были лишены пигментации. Что же до рыже-бурого цвета ископаемой мамонтовой шерсти, то она, вероятно, приобретает его благодаря окислам железа.
Мутация одного из аллелей того же гена у неандертальцев подсказывает, что эти люди были светлокожими и рыжеволосыми. Такую окраску можно считать защитной: в высоких широтах света не так много и, чтобы необходимый витамин D синтезировался в достаточном количестве, свет должен проникать сквозь кожу. Наоборот, денисовский человек, чьи костные остатки были открыты археологами Александром Алексеевичем Цыбанковым и Михаилом Васильевичем Шуньковым из Института археологии и этнографии Сибирского отделения РАН на Алтае, судя по его генам, был смугл, кареглаз и темноволос и на 5 процентов приходился родственником современным папуасам и коренным австралийцам. А ведь добыты все эти сведения были по фрагменту фаланги мизинца восьмилетней девочки, жившей между 35 и 50 тысячами лет назад…
Органические пигменты, которые придают окраску раковинам, панцирям или волосяному покрову, очень нестойкие (а ДНК — и подавно). В остатках ископаемых организмов возрастом в миллионы лет они практически не сохраняются. Исключение составляют смолы, подобные янтарю и природному битуму, в которых консервируются и пигменты. Но не вечны и сами смолы — их предел 220 миллионов лет. Более древние цветные окаменелости — редчайшее исключение.
