Мы можем заглянуть в прошлое благодаря интереснейшим ископаемым остаткам, которые находят в особых местах на Земле. Одно из таких мест находится в глубине пустыни в Кимберли, самой северной части Западной Австралии. Это огромное известняковое образование, внутри которого сохранилась морская фауна древнейшего Большого Барьерного рифа протяженностью 1400 км, который процветал в девонском периоде и окаймлял южный суперконтинент Гондвану. Когда рифовые рыбы умирали, их тела опускались в глубоководные заводи рядом с рифом, быстро покрывались илом и запечатывались в известняковых конкрециях, сохранявших их тела без деформации. Ископаемые остатки рыб были впервые обнаружены там в 1940-е гг., и с тех пор многие исследовательские группы снова и снова возвращаются в эти места, чтобы аккуратно извлечь эти конкреции. Для палеонтолога такая конкреция подобна шоколадному яйцу с сюрпризом. Ее вскрывают и смотрят, что спрятано внутри. Для этого в музейных лабораториях конкреции помещают в ванны с разбавленной уксусной кислотой (с концентрацией как у столового уксуса), которая постепенно растворяет известняк и обнажает спрятанные внутри замысловатые трехмерные скелеты рыб. Сохраняются не только кости и броня рыб, но и их окаменелые внутренности. Внутри камней можно рассмотреть мышечные волокна и нервные клетки, которые сократились и послали последнее электрическое сообщение примерно 380 млн лет назад.
Также можно обнаружить маленьких рыб внутри других рыб. Сначала считалось, что это запечатленные в камне свидетельства хищничества, последний ужин более крупной рыбы. Но не было никаких признаков разжевывания или растворения костей маленькой рыбы желудочными соками. Джон Лонг, эксперт по формации Гоугоу, сейчас работающий в Университете Флиндерса, исследовал окаменелую пластиножаберную рыбу, которая оказалась не обедом другой рыбы, а нерожденным эмбрионом. Его команда обнаружила маленькую, слегка закрученную пуповину, соединяющую эмбрион с матерью. В 2008 г. они дали ей научное название Materpiscis attenboroughi: Materpiscis означает «мать-рыба», а attenboroughi ее назвали в честь сэра Дэвида Аттенборо, который рассказал о формации Гоугоу в своем документальном телесериале 1970-х гг. «Жизнь на Земле».
В 2010 г. во время лекции в Лондоне для Международной комиссии по зоологической номенклатуре (упорядочению правил именования животных) Аттенборо поделился воспоминаниями о съемках. Австралийские коллеги тогда заверили его, что на Гоугоу смотреть нечего, потому что все достойные внимания окаменелости уже найдены и отвезены в музеи. Аттенборо настоял на съемках в месте, где ранее были найдены удивительные рыбы, и ему предоставили, правда без особого энтузиазма, вертолет, чтобы доставить съемочную группу в Кимберли.
Как рассказал Аттенборо во время лекции, оказавшись на месте, он «вылез из вертолета и поставил ногу на валун, из которого проступал прямоугольный щиток». Это, без сомнения, были останки бронированной пластинокожей рыбы, одна из тех окаменелостей, которые, как ему сказали, были все вывезены. По словам Аттенборо, он повернулся к своему скептически настроенному коллеге и спросил, что это такое. Австралиец ответил: «Ну ты и ублюдок!» Все в аудитории рассмеялись, Аттенборо усмехнулся и добавил: «Но он был достаточно порядочным человеком и позволил мне забрать с собой эту окаменелость».
В своей лекции Аттенборо также рассказал, что произошло, когда через многие годы Джон Лонг связался с ним, чтобы сообщить о недавно открытой пластинокожей рыбе, которая будет названа в его честь. Естественно, Аттенборо был очень рад. «А потом я подумал, – сказал он, – если есть внутреннее оплодотворение, то должна быть и копуляция». Он остановился на секунду, чтобы аудитория осознала эту мысль. «Это первый известный нам пример копуляции у позвоночных в истории жизни на Земле, и он назван в мою честь!» Аудитория вновь рассмеялась. «В результате, – посетовал Аттенборо, – это всегда вызывало у меня некоторую неловкость».
Однако Дэвид Аттенборо недолго был в центре внимания, поскольку через несколько лет биолог Джон Лонг сделал новое открытие. Во время посещения Технологического университета в Таллине (Эстония) он нашел Г-образную кость в коробке с ископаемыми плакодермами; он понял, что это птеригоподий, вводящий сперму в тело самки, – анатомическая структура, аналогичная птеригоподиям современных самцов акул и скатов (хотя и образовавшаяся из другой части тела). Его открытие положило начало поискам окаменелостей по музеям и частным коллекциям, принесшим множество птеригоподиев того же вида плакодерм. Это была не первая находка такого рода у пластинокожих, но зато они принадлежали самому древнему виду, по-видимому на несколько миллионов лет старше Materpiscis attenboroughi. Таким образом, это самые древние гениталии в палеонтологической летописи и свидетельство появления у позвоночных копуляции. Они подтверждают, что внутреннее оплодотворение и живорождение, которые были у многих, но не всех плакодермов (некоторые метали икру), возникли в эволюции очень рано. Впоследствии большинство ныне живущих рыб, особенно костные рыбы, отказались от этого древнего способа размножения и вернулись к наружному оплодотворению и откладыванию икры.
Находки в других местах раскрыли подробности следующего этапа жизни этих ранних рыб. В 2004 г. в Пенсильвании через склоны Пайн-Хилл в обход Шоссе 15 была прорублена дорога, и в результате дорожных работ были обнаружены породы, полные ископаемых остатков, находившиеся до этого глубоко под землей. Палеонтологи из Академии естественных наук в Филадельфии нашли сотни маленьких, только что вылупившихся плакодермов с огромными глазами и большими головами и поняли, что это были ясли. Самки приплывали в это место, чтобы выметать икру, и оставляли свое потомство на произвол судьбы, не играя больше никакой роли в их защите и воспитании; на этом участке не было найдено окаменелых останков взрослых особей. Молодняк погиб в результате пересыхания водоема: уровень воды в заводи резко упал, и мальки оказались в ловушке в изолированной луже с недостаточным количеством кислорода. Вскоре они умерли, и до того, как их тела разложились, они были покрыты слоем ила, начался процесс фоссилизации[94], сохранивший этот момент в истории. Похожие ясли пакодермов были найдены в карьере в Бельгии. Это самый древний пример того, что водные животные разных поколений жили раздельно, подобно тому как многие современные виды разделяют территории молодняка и взрослых особей.
Помимо великолепно сохранившихся ископаемых, таких как рыбы из формации Гоугоу, девонские моря кишели рыбами, которые оставили о себе очень мало информации в палеонтологической летописи, но, к счастью, существуют и другие способы узнать об их жизни в древности. Телодонты были девонскими бесчелюстными, ископаемых остатков которых обнаружено очень мало. Редкие ненарушенные остатки показывают, что одни из этих рыб имели веретенообразную форму, другие – уплощенную, с широкими ртами, похожие на миниатюрных китовых акул, также были рыбы с вертикальными телами и большими лопастными хвостами. Но в основном от большинства телодонтов остались только горстки чешуй.
В 2017 г. Умберто Феррон и Эктор Ботелла из Университета Валенсии в Испании применили новый подход к изучению жизни телодонтов. Они исследовали микроскопическую форму их чешуй и сравнили с плакоидными чешуями современных акул, которые различаются в зависимости от экологии рыб: где они живут, как двигаются и так далее. Сделав разумное допущение, что похожие связи между чешуями, образом жизни и средой обитания справедливы как для акул, так и для телодонтов, Феррон и Ботелла предположили, что эти древние бесчелюстные вели самый разный образ жизни. Одни телодонты сидели на дне, прятались в пещерах и расщелинах в рифах, о чем свидетельствуют их устойчивые к истиранию чешуи; другие плавали косяками и были покрыты острыми чешуями, не позволявшими прицепиться наружным паразитам; а третьи обладали признаками, обеспечивающими высокую скорость – чешуями, уменьшающими трение, с гребнями и бороздками, как у современных быстро плавающих акул. Был найден даже телодонт с чешуями как у ныне живущих биолюминесцентных акул, позволяющими свету проникать наружу сквозь кожу. Впрочем, Феррон и Ботелла не спешат делать выводы и ждут новых находок для изучения, благодаря которым они, возможно, смогли бы утверждать, что телодонты светились в темноте.
Телодонты, галеаспиды, костнопанцирные, конодонты и многие другие бесчелюстные располагаются на ветвях в основании эволюционного древа рыб, среди прямых предков миног и миксин. Как именно должны быть расположены эти ранние ветви бесчелюстных рыб, пока все еще обсуждается, что, наверное, и неудивительно, поскольку они жили очень давно[95]. По мере обнаружения новых ископаемых остатков и появления новых способов их изучения выясняются новые детали. Установлено, что плакодермы возникли позднее, щелкая челюстями и вовсю пользуясь преимуществами неподвижно закрепленных зубов. Затем появились колючкозубые, некоторые из которых (возможно) были прямыми предками акул и скатов.
Все эти рыбы делили девонские моря с двоякодышащими, целакантами, акулами и лучеперыми рыбами. Но в конце этого периода, примерно 360 млн лет назад, стало ясно, что это единственное время в истории жизни на Земле, когда такое большое число древних ветвей эволюционного древа рыб сосуществовали так долго вместе. Совместное господство всех этих разнообразных групп рыб не могло длиться вечно.
В XVII в., когда британский натуралист Джон Рей составлял свою злополучную книгу «История рыб», которая чуть не погубила Лондонское королевское общество, он изучал не только ныне живущих животных и растения, но и ископаемых. И он столкнулся с вопросами, которые будут преследовать его всю жизнь. Как окаменелости попали в землю и горные породы и как они образовались?