В ходе эволюции хоботные заметно подросли и 20 миллионов лет назад зашагали на столбовидных ногах с короткими пятипалыми стопами и кистями по Азии, а затем и по обеим Америкам. Современное семейство слонов, к которому относится и мамонт, появилось 6–7 миллионов лет назад тоже в Африке. Эти млекопитающие отличаются необычным строением и сменой зубов: на щечных — жевательных — зубах у них расположены параллельные поперечные пластины-терки: чем грубее становилась растительность, тем больше образовывалось пластин, расширявшихся за счет зубного цемента. Эти зубы у слонов настолько длинные, что, когда передняя часть коронки уже почти стерта, задняя еще только прорезывается. По мере развития новые зубы продвигаются вперед и выталкивают прежние. Такое горизонтальное, или «конвейерное», замещение всегда происходит в определенный срок: шесть генераций щечных зубов последовательно сменяют одна другую (когда стачиваются последние зубы — примерно на 60-м году жизни, — слон умирает от голода). Поэтому с помощью компьютерной томографии по числу зубов, оставшихся «в запасе», можно узнать индивидуальный возраст мамонта. Скажем, у Юки четвертая смена зубов еще не прорезалась — значит, ей было 6–9 лет.
Мощные бивни и хобот мамонта или крупного слона создают большую нагрузку на мышцы и связки, управляющие движением головы. Поэтому эти мышцы имеют довольно большую массу, а площадь затылочной части черепа, где крепятся связки, — увеличена. Две оси черепа — длинная вертикальная и короткая переднезадняя — представляют собой два плеча рычага: прикладывая небольшое усилие к его длинному плечу, можно уравновесить гораздо большую силу, направленную на его короткий конец. Этот простой механизм позволяет легко поднимать и опускать тяжелую голову с помощью длинных мышц, которые идут от шейных и спинных позвонков к верхнему краю затылка. Хотя укрупнение черепа ведет к наращиванию костной ткани, в ходе эволюции слонов в нем образовались, особенно в лобной части, многочисленные полости, разделенные тонкими и плотными костными перегородками. Система перегородок придает черепу дополнительную прочность, а полости не только облегчают вес, но и служат прокладкой, предохраняющей мозг от теплового удара у слонов и от переохлаждения — у мамонтов. Потому мозговая камера оказывается в глубине черепа. Большой череп вмещает и другие крупные органы. Так, огромная носовая полость содержит миллионы обонятельных клеток, что позволяет слонам различать запахи даже лучше, чем собакам.
Мозг у современных слонов в среднем достигает объема 4800 кубических сантиметров. Это в 3,4 раза больше, чем у человека. Устроен мозг слонов очень сложно; считается, что слоны не уступают в уме дельфинам и самым близким к человеку видам обезьян. У мамонтов мозг, возможно, был даже крупнее: так, исследование этого органа у Юки показало, что объем ее мозга составлял 5000 кубических сантиметров против 4450 у африканского слона такого же возраста и пола. Мозг большего размера помогал в решении сложных задач, которые постоянно ставила неприветливая северная природа.
Эти и другие (например, хвост-клапан, запиравший заднепроходное отверстие) удивительные особенности тропических по происхождению слонов позволили им приспособиться к суровым условиям северных континентов, когда наступал ледниковый период. Непосредственным предком шерстистого мамонта, появившегося на северо-востоке Азии около 700 тысяч лет назад, был трогонтерий (Mammuthus trogontherii); в Северной Америке он же дал начало колумбову мамонту (Mammuthus columbi).
Огромные бивни помогали мамонтам скоблить стенки утесов, сложенных мерзлыми породами, чтобы напиться, разгребать снег в поисках корма (именно потому они были развернуты внутрь, образуя подобие бульдозерного щита), а гребенчатые зубы — перетирать самые жесткие травы и ветки, чтобы насытиться даже грубой пищей. У самцов шерстистого мамонта длина бивней достигала 4,5 метра, а масса —135 килограммов; у африканских слонов бивни — до 3 метров, масса — до 100 килограммов. При этом мамонты (до 3,2 метра) уступали по высоте африканскому слону (до 3,5 метра). На бивнях самцов обычно видны затесы — следы их использования. Иногда, сломав бивень, защемленный в ледяной жиле, мохнатый гигант продолжал использовать культяпку до самой смерти, стесывая обломок почти до основания.
В студеную многомесячную зиму мамонтам понадобились еще некоторые приспособления: шерстяной покров; обильные сальные железы, предохранявшие шерсть от намокания и смерзания; толстый (7–9 сантиметров) слой подкожного жира и жировой горб; уши, хвост и конечности меньшего, чем у слонов, размера, что благодаря сокращению поверхности теплоотдачи предотвращает большие потери тепла; а также своего рода муфта — расширение в передней части хобота, в котором можно было согревать чувствительный пальцевидный кончик этого органа.
Волосяной покров исполина был тройным: покров из длинных — до 90 сантиметров — остевых волос, образующих своеобразный «чуб», «воротник» и «юбку», плотный темный средний слой и густой курчавый подшерсток. Остевые волосы отличались утолщенным корковым слоем, что придавало им особую прочность и теплоемкость, и достигали в диметре 0,3 миллиметра (совсем не тонкие «как волос»). Поверхность волос покрывали ребристые чешуйки, которые, цепляясь друг за друга, превращали шкуру в сплошной панцирь, защищавший мамонта даже в сильный ветер.
Шерсть мамонтов известна по многим образцам. Однако на вопрос, какого цвета были мамонты, ответить непросто. Обычно их изображают рыжевато-бурыми, поскольку именно так выглядят волоски. Когда же группа молекулярного биолога Майкла Хофрейтера из Йоркского университета исследовала судьбу гена меланокортинового рецептора (Mc1r), который связан с окраской перьев птиц и шерсти млекопитающих, в ископаемой ДНК мамонта, выяснилось, что аллели этого гена у мамонта изменены по сравнению с таковыми африканского слона. И одна из мутаций могла делать мохнатых хоботных блондинами. «Изучение распределения пигментов в остевых волосах, — рассказывает палеобиолог Силвана Тридико из Университета имени Мёрдока в Перте, — показывает, что они были прозрачными». Почему бы нет: «белый» цвет обычен для зимней окраски многих птиц и млекопитающих северных широт, поскольку прозрачный покров позволяет солнечным лучам греть тело. (Темная шерсть быстро нагревается сама, но столь же быстро на ветру и холоде тепло теряет.) Ржавый оттенок ископаемые волоски приобретают со временем из-за окисления белков. Вероятно, могли мамонты, подобно многим северным млекопитающим, менять окраску при линьке, и, может быть, когда-то по зимним степям бродили стада серебристо-серых гигантов…
Исследования новых мумий помогли ученым узнать и о других эволюционных новшествах, благодаря которым мамонты приспособились к холоду. Так, группы зоологов Геннадия Боескорова из Института геологии алмазов и драгоценных металлов в Якутске и Алексея Тихонова выяснили, что даже у маленьких мамонтят — оймяконского и ямальского, известных как Саша и Люба, — на холке были горбики, состоящие из ячеистого коричневого жира. Именно такой жир служил теплоизолятором и обеспечивал выживание новорожденных мамонтят[35]. А группа физиолога Кевина Кемпбелла из Университета Манитобы, исследуя состав гемоглобина у мамонта, обнаружила изменения в структуре трех аминокислот. Измененный гемоглобин мог активно насыщаться кислородом и переносить молекулы этого газа в морозном климате, превращая кровь животного в своего рода антифриз. Чтобы это доказать, ученые подсадили кишечной палочке собранный ими ген мамонта, и бактерия синтезировала мамонтовый гемоглобин. Этот белок и был проверен на сродство к молекулам кислорода при низких температурах, которое оказалось значительно лучше, чем у гемоглобина слонов.
Что погубило столь хорошо приспособленных к условиям Заполярья мохнатых исполинов? Хотя и дожили мамонты на островах Врангеля и Прибылова у побережья Аляски (3,7 и 6,5 тысяч лет соответственно) до вполне просвещенных времен египетских пирамид, письменных свидетельств о причинах их исчезновения с лица Земли никто не оставил: где Египет и где Северо-Восточная Арктика? Если отбросить околонаучные предположения вроде метеоритных бомбардировок и массовых вулканических извержений, в сухом остатке окажутся климат, растительность (корм) и человек.
Гибель мамонтов и их спутников связывают по большей части с наступившим 12 тысяч лет назад потеплением: на участках суши, оставшихся от уходившей под воды океана азиатско-американской Берингии, среднегодовые температуры повысились на 4–12 °C. Избыток влаги способствовал распространению тундровой и болотно-таежной растительности в прежде сухие и холодные степные угодья мамонтов. Пришло время обильных снегопадов, из-под мощного снежного покрова труднее стало добывать корм, и единый мамонтовый комплекс распался: сайгаки и лошади оказались в степях Центральной Азии, овцебыки — в Гренландии, бизоны — в американских лесах и прериях…
Некоторые ученые, например геофизик Сергей Зимов, руководитель Северо-Восточной научной станции и организатор необычного «Парка плейстоценовой эпохи» в низовьях реки Колымы, не исключают, что к вымиранию мамонтов и их спутников причастны и люди. «Вы думаете, человек мамонта убить не мог? Нечем? — усмехается он и тут же со смекалкой бывалого сибиряка отвечает: — Скатал шерсть мамонта длинным валиком, помочился; кругом мороз — вот и копье. Прикрутил той же шерстью камень к древку, то же самое сделал — топор». Некоторые читатели, наверное, слышали о пигмеях из Конго, которые ходят на слонов с одним копьем и протыкают таким оружием брюхо великана, подлезая снизу. Наконечники копий у пигмеев, правда, железные. Шерстяных копий на северо-востоке России тоже никто не находил. Да и во всем мире обнаружена лишь пара мамонтовых костей с застрявшими в них наконечниками метательного оружия, а прямых доказательств охоты человека на мамонта — практически нет.
Лишь в последнее время трудами палеонтологов и археологов стали намечаться контуры сложных взаимоотношений людей и мамонтов. Так, в 2008 году в низовьях реки Яны на севере Якутии было обнаружено необычное скопление костей мамонтов возрастом около 30 тысяч лет. На свою беду оказалось оно еще и очень богатым мамонтовой костью, весьма востребованной на рынке (с XVIII века в России ежегодно заготавливают и продают, в основном в Китай и по большей части нелегально, от 20 до 40 тонн бивней). Его безвестные первооткрыватели с огромным риском для жизни проделали в многолетнемерзлых породах туннель длиной 46 метров и шириной до 4,5 метра, пытаясь добыть ископаемые сокровища. Кое-что осталось и ученым из Геологического института РАН, Исследоват