К сожалению, есть много такого, о чем секвенирование нам не расскажет. Так, молекулы не могут рассказать о созданиях, которые никогда не изучались либо потому, что они больше не живут на Земле, либо потому, что они еще не открыты. Больше всего об этих затерянных мирах, по мнению моему и моих коллег, говорят сами ископаемые остатки. Кроме того, молекулы не могут достоверно рассказать о темпе эволюции. Принцип молекулярного дерева прост. Различия в генетическом коде со временем накапливаются, их можно количественно оценить и применить для реконструкции древа жизни. Исследованные таким образом организмы представляют собой лишь концы ветвей, а сходство между ними может помочь найти перекрещивающиеся ветви, даже если их не видно.
В основе молекулярных часов лежат данные древа. Идея такова: чем больше различий в данном фрагменте генетического кода у двух потомков, тем раньше они разошлись и тем дальше они отстоят друг от друга на шкале геологического времени. А если нам известна приблизительная скорость возникновения мутаций, мы можем представить, давно ли разошлись две ветви. Молекулярные часы – это замечательная идея, позволившая получить некоторые интересные данные о сравнительно недавнем прошлом. Но калибровка молекулярных часов целиком зависит от окаменелостей. Следует помнить, что эта методика вызвала множество недоразумений. Молекулярные часы показывают скорость мутаций в определенной последовательности генетического кода, сравнивая ее с уже хорошо изученными ископаемыми остатками. Поэтому изучение древнейших из известных окаменелостей уводит нас в неизвестность. Частота замены одного аллеля другим может широко варьировать в зависимости от продолжительности жизни животных, от величины их популяций и т. д. Геологи показали, что живые организмы до кембрийского взрыва, по-видимому, претерпевали настолько радикальные изменения, что мы лишь недавно узнали о них.
Чтобы понять проблему молекулярных часов, представьте: “палеонтологическая полиция” нашла под железнодорожной насыпью труп. Специалисту по молекулярным часам предложено установить дату рождения жертвы по текущему расписанию поездов, даже если преступление было совершено задолго до того, как в этой местности были проложены пути. Ни один судья в Англии не примет такие доказательства!
[32] И, к сожалению, данные молекулярных часов пока не могут быть использованы нашим “судом” для датирования появления животных. Как неоспоримые доказательства могут рассматриваться лишь окаменелости. Если в породе отсутствуют окаменелости, молекулярные часы не лучше догадки. А догадки могут быть масштабнее вещей, которые они пытаются объяснить.
Неправильный вопрос
Это подводит нас к вопросу: могут ли организмы, подобные найденным на Барбуде, дать подсказки в отношении “затерянного мира” Дарвина? Рассмотрим бактериальные маты Барбуды с цианобактериями, процветающими на поверхности, и дурно пахнущими сульфатредуцирующими бактериями в глубине. Могут ли такие экосистемы сохранить что-либо, например, от времени до возникновения растительноядных организмов и появления атмосферного кислорода? Или рассмотрим популярное мнение, что губки и стрекающие кишечнополостные, подобные встреченным на рифах и в лагунах, напоминают предков высших животных (включая нас самих). Разве не должны мы искать их в докембрии?
Я полагаю, что эти живые существа вряд ли дадут ответ на наш главный вопрос – потому что они отвечают на неправильный вопрос “Как сейчас выглядят самые простые организмы?” – вместо “Как выглядели простые организмы в далеком прошлом?” Современная жизнь в значительной степени взаимосвязана. Кислород, вырабатываемый фотосинтетиками, необходим для образования сульфатов, которыми пользуются сульфатредуцирующие бактерии. Восходя по древу жизни, мы видим, что многие простейшие зависят от созданий, сидящих на ветвях далеко от них, например от кораллов, улиток и водорослей. Взглянув на соседнюю ветвь, мы обнаруживаем, что губки нуждаются в “уборке”, осуществляемой более сложно организованными животными вроде офиур. А те, в свою очередь, нуждаются в более крупных животных: они поднимают со дна бактерий, которыми питаются губки. Поэтому губки прекрасно адаптированы к миру червей, креветок и офиур. Такую же осторожность следует проявлять в рассуждении, будто древний океан изобиловал медузами. У наших современниц-медуз имеются стрекательные клетки книдоциты, а также удивительно сложные органы зрения. Однако, похоже, наилучшим образом медузы вооружены против животных, стоящих выше них на древе жизни. Могли ли медузы использовать стрекательные клетки в мире, где нет червей и креветок? Сомневаюсь.
Все предположительно “низшие” современные существа, например простейшие, губки и кораллы, приспособлены для жизни в окружении “высших”, от моллюсков до человека. В докембрии жизнь этих простых созданий, скорее всего, была иной. Кювье считал всякое существо созданным Творцом и имеющим определенный статус. Виды с течением времени оставались неизменными, а после были намеренно уничтожены. Современная же биосфера, представленная в виде древа жизни по Дарвину, выглядит как ветви, в течение нескольких миллиардов лет формирующиеся в результате эволюции. Эволюция по Дарвину предполагала значительные изменения в одних линиях, таких как позвоночные, тогда как другие линии, например цианобактерии, изменялись в гораздо меньшей степени. Но все они эволюционировали, чтобы вписаться в современную экологию.
Иными словами, не стоит пытаться переносить в прошлое наш мир с его биологией. Условия древней биосферы, вероятно, сильно отличались от нынешних. Возможно, докембрийский мир был похож скорее на далекую планету. Это и есть тайна, которую я называю “затерянный мир” Дарвина. И разгадку следует искать в окаменелостях.
Странные времена
В октябре 1970 г. я кружил с молотком по острову Барбуда. Я искал выходы горной породы, которые помогли бы ответить на вопрос, насколько хороша геологическая летопись? И я увидел кое-что интересное: древние биоценозы Барбуды – бактериальные маты, водоросли, мангровые заросли и рифы – выборочно сохранились в породе всего несколькими десятками метров ниже современных. То есть чем старше окаменелости, тем выше они залегают в террасах над уровнем моря.
Изучение скал на острове также показало: сильная фильтрация и способствует, и мешает фоссилизации. Наибольшие шансы сохраниться имели окаменелости со скелетами из кальцита. Поэтому в микроскоп я наблюдал остатки известковых водорослей, устриц, фораминифер и мелкие панцири морских ежей: все это из кальцита. В породах, относящихся к последней межледниковой эпохе (примерно на 6 м выше нынешнего уровня моря; ок. 125 тыс. лет), можно найти моллюсков и кораллы, но нередко их неустойчивые арагонитовые оболочки изрешечены. В более высоких и старых абразионных террасах, возраст которых доходит до 1 млн лет, эти хрупкие оболочки растворялись или замещались. Поэтому не удивительно, что редко сохранялись менее прочные ткани, например листья и корни, сухожилия и мышцы. Тем не менее, есть несколько способов узнать и их историю. Например, водоросли смогли оставить призрачные следы среди ископаемых организмов со скелетом
[33]. В редких случаях даже листья мангровых деревьев и ризоиды морских водорослей оставались погребены в торфяном грунте глубоко под лагуной. Иными словами, налицо естественная шкала потенциала фоссилизации: от обычного (остатки скелетов иглокожих и фораминифер) до малого (ткани животных и цветковых растений). Дарвин еще в 1859 г. предсказывал: “Совершенно мягкие организмы совсем не могут сохраниться”. Как мы увидим, применительно к условиям мира до появления животных это предсказание является ошибочным.
