3 млрд лет), настолько резкий, что обычно вся история Земли до этого момента так и называется – «докембрий».
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.
Мне нравится версия с анальным прорывом по нескольким причинам. Во-первых, это очень смешно[19]. Но важнее, на мой взгляд, то, что такая гипотеза лучше вписывается в общий ход истории животного царства.
Это путь освоения мира заново. Многоклеточное животное – это гиперклетка, организм нового масштаба, преодолевающий все жизненные препятствия, когда-то уже преодоленные одноклеточными. Эпителий решает те же проблемы, которые ранее решила клеточная мембрана. Его дробление и почкование на полости и листки выполняет ту же эволюционную задачу, что и появление везикул, цистерн и органелл в эукариотических клетках. Появление кишки и следующее за ним возникновение хищничества – это то же самое, что фагоцитоз, только в многоклеточных масштабах.
Но царство животных – это царство движения. Поэтому мне кажется если не логичным, то по крайней мере поэтичным, что именно в движении должна заключаться первопричина нашего истинного расцвета в системе живой природы.
Одноклеточные, благодаря жгутикам, умеют двигаться великолепно – в любых направлениях и плоскостях, с огромной в сравнении со своим размером скоростью. Но тяжесть новообретенной многоклеточности делает такое передвижение почти невозможным. Дальнейшая история животных – это постепенный возврат к свободному передвижению. Губки вообще не двигаются, медузы двигаются в одном измерении, эдиакарские черви – на плоскости. И вот благодаря прорыву кишки у билатерий кембрий вновь становится эпохой трехмерного движения.
Главное правило оригами: никогда, ни за что, ни при каких обстоятельствах не рвать и не резать бумагу. Но настоящая революция – это всегда прорыв.
6. На сушу!
И назвал Бог сушу землею, а собрание вод назвал морями. И увидел Бог, что это хорошо.
Одно из главных впечатлений моей жизни, связанных с живой природой, – это ночные роды морской черепахи на карибском побережье полуострова Юкатан в Мексике. Дело было в августе, за несколько дней до моей свадьбы в Тулуме, я проводил время в компании двух друзей, тоже биологов. То есть, строго говоря, рожала черепаха в рамках моего мальчишника.
Летней ночью на Карибском море видно, как из бездны океана возникает погода: пар поднимается в небо, разрезаемый лучами лунного света, образуя там тучи, а те, сгущаясь, стремительно превращаются в бурю и выплескиваются обратно в море. Мы на все это глазели, споря (довольно агрессивно) о природе реальности, когда нас окликнул человек с красным фонарем. Он оказался волонтером-экологом по имени Хосе. Участок пляжа, за которым мы остановились со своими палатками, относился к территории биосферного заповедника Сиан-Каан. Летом, в период размножения морских черепах, работники заповедника патрулируют береговую линию, чтобы в случае необходимости помочь этим животным исполнить свою непростую генетическую миссию. Хосе и его пес, явно проникнувшийся важностью момента, молча склонились над ямой глубиной в метр и диаметром метра в полтора. В красном свете невидимого для рептилий фонаря в яме ворочалось огромное животное. Из глаз черепахи текли слезы, и песок, в который она, содрогаясь в спазмах и будто задыхаясь, зарывалась головой и передними лапами, налипал ей на глаза мокрыми мешками. Хосе объяснил, что разговаривать можно, потому что черепаха впадает в отрешенное состояние и ничего не слышит. Но на фоне бушующего моря разговаривать уже не хотелось. Так мы и стояли, четыре биолога и собака, и молча смотрели на то, как морская черепаха в забытьи роет землю мексиканского пляжа, чтобы отложить туда яйца[20].
Волонтеры вроде Хосе нужны потому, что морские черепахи сильно страдают от наплыва туристов. Дело даже не в том, что туристы отдыхают на пляжах, куда морские черепахи приходят откладывать яйца (хотя и это, конечно, проблема). Дело в том, что, вылупившись ночью из яиц, новорожденные черепашки должны доползти до воды, чтобы выжить. И ползут они в сторону света, потому что на пляже лунный свет указывает дорогу к воде – но только если сзади нет ярких огней курортного города.
Это печальная история, но трагедия морских черепах становится совсем уж онегинской, если посмотреть на нее с большего расстояния.
Черепахи принадлежат к пресмыкающимся, или рептилиям. Вместе с птицами, которые по современной классификации должны тоже считаться рептилиями, и нами, млекопитающими, они входят в подгруппу позвоночных под названием «амниоты». Название происходит от амниона, который еще называется водной оболочкой, или амниотическим пузырем. Это водонепроницаемая мембрана, мешок, в котором развивающиеся зародыши плавают, словно рыбы в пластиковом пакете из зоомагазина. Среди млекопитающих большинство видов, включая наш, для большей сохранности помещает этот пакет внутрь материнского тела. Но изначально – и до сих пор среди большинства рептилий – амнион был главным элементом амниотического яйца.
Именно амниотическое яйцо позволяет змеям и птицам жить в горах и в пустынях. Благодаря наличию водонепроницаемой мембраны с внутренней стороны скорлупы, яйца пресмыкающихся не высыхают вдали от воды.
КСТАТИ
Этимология слова «амнион» загадочна. Многие древнегреческие медицинские термины дошли до нас через несколько ступеней исторического «испорченного телефона», транслитерируясь с греческого на латынь, с латыни на арабский или иврит, потом снова на латынь и, наконец, снова на греческий, в результате чего расшифровать исходную форму слова и его изначальное значение бывает трудно (в эпоху Возрождения, например, европейские университеты старательно вычищали из медицинского лексикона арабский, чем, конечно, все только запутали). По одной версии, слово «амнион» связано с древнегреческой богиней деторождения Илифией, святилище которой находилось в Амнисе на острове Крит. По другой – оно происходит от слова, обозначающего сосуд для сбора крови в ходе ритуальных жертвоприношений, по третьей – от ягненка, чью кровь в этот сосуд собирали, по четвертой – от овечьей шкуры, в которую тоже можно собирать жидкости. В общем, детали утеряны, но смысл амниона как «сосуда», то есть барьера для жидкости, видимо, был понятен людям с глубокой древности