уйи практически такие же, как у самых продвинутых животных из этой группы — ракообразных, многоножек и насекомых». Получается, что эволюционные преобразования внутренних органов опережали развитие внешних — очень простых у этого членистоногого — структур.
В растворах, насыщенных кремнеземом, постепенно петрифицируются (окаменевают) растительные остатки. Например, аризонские стволы триасовых деревьев сохранились в виде красивого переливчатого опала (одна из разновидностей аморфного кварца), а многие протерозойские сообщества микроорганизмов и знаменитая шотландская раннедевонская риниевая флора в виде кремней. Обычно минеральный раствор поступал из горячих источников. И те, и другие растения можно изучать под микроскопом, поскольку естественная петрификация проявила все особенности клеточного строения тканей лучше, чем искусственные красители, используемые в ботанике.
Интересно, что в случае с окаменевшими животными очень быстрое разложение тела благоприятствует сохранности его деталей не только при фосфатизации. Так уцелели всевозможные древнейшие наземные членистоногие, беспанцирные моллюски и другие мелкие организмы в нижнесилурийских отложениях (около 425 миллионов лет) Херефордшира в Англии: их тельца были буквально выжжены вулканическим пеплом (подобно телам людей, погибших в Помпеях при извержении Везувия), а оставшиеся полости мгновенно заполнил известковый раствор, со временем превратившийся в крепкий кальцит.
Еще более интересный случай произошел с лягушками, квакавшими в болотах Арагона под Теруэлем. С римских времен там добывают самородную серу. Неизвестно, интересовало ли римлян, заброшенных вдаль от родины нередко не по своей воле, что-нибудь, кроме серы. Но исследователей в начале прошлого века весьма заинтересовало, что рудокопы извлекают из тонких глинистых пластов, перемежающихся с желтой рудой, плитки с остовами саламандр и лягушек. Со временем поиск лягушачьих остатков стал более прибыльным делом, чем добыча серы. Кое-что попало и в университетские музеи, а один из наиболее полных скелетиков стал символом общества палеонтологов-любителей Арагона. Но лишь в веке нынешнем удалось рассмотреть, что внутри костей находится, как и положено, костный мозг. Но вот только мозгу этому около 10 миллионов лет, а он все того же желтоватого цвета, хотя должен был разложиться в первые дни после гибели животного. И даже клетки в нем различимы…
Конечно, лягушачий костный мозг, как и полагается всем палеонтологическим объектам, оказался каменным. Окаменелым. После смерти земноводные попадали в придонный ил, насыщенный серой, которая быстро реагировала как раз с самой неустойчивой тканью — костным мозгом. Поры в костях взрослых особей имеют достаточный размер для прохождения ионов серы, но слишком малы для проникновения бактерий, разлагающих мягкие ткани. У личинок с еще недостаточно окостенелым скелетом, а также в поврежденных костях подобное замещение не произошло — они пусты. Прочие мягкие ткани, не защищенные костной оболочкой, уцелели только в виде «посмертной маски» из фосфатной бактериальной пленки (кожа) или полностью исчезли. А красновато-желтый цвет минерального соединения серы с железом, содержавшимся в гемоглобине, придал лягушачьему костному мозгу особенно «свежий» вид, хотя на самом деле это минеральный слепок, имитирующий структуру мозга, в том числе клеточное строение.
Нечто похожее случилось с останками самого известного хищного динозавра — тираннозавра из формации Хелл-Крик в штате Монтана, в которой захоронены скелетные фрагменты одних из последних динозавров (68 миллионов лет). Мощные сильно минерализованные кости подобных животных представляют собой своеобразные герметичные контейнеры, где некоторые органические соединения и образованные ими структуры, защищенные от доступа кислорода, могут храниться десятки миллионов лет. А формация сложена русловыми песчаными отложениями, накопившимися в речном эстуарии. Попавшие туда костные остатки быстро перекрывались наносами и благодаря пористости песчаников обезвоживались. Потому и сохранились гораздо лучше, чем в подстилающих и перекрывающих глинах. Именно из песчаников были извлечены бедренная и большеберцовая кости молодого тираннозавра (судя по кольцам нарастания, ему в момент гибели было примерно 18 лет). В сердцевинной части этих костей группой под руководством палеонтолога Мэри Швейцер из Университета штата Северная Каролина были обнаружены кровеносные сосуды с мельчайшими тельцами, формой, размером и цветом напоминающими клетки крови, а также кроветворные клетки. После растворения минеральной составляющей сосуды оказались прозрачными, объемными и эластичными — они растягивались, скручивались, сжимались, словно свежие анатомические препараты. А в костной ткани удалось выделить остатки слагающего ее белка-коллагена, по своему составу более всего напоминавшему птичий (впрочем, сравнение с аналогичными белками каких-либо пресмыкающихся не проводилось).
Вряд ли, однако, стоит рассчитывать на множественные повторения подобных находок: каждая формация уникальна в своей истории, от времени образования до того момента, когда геологические силы вновь вскроют пласты. Да и кости того же динозавра, которые пролежали всего два года во вскрытом состоянии, уже почти лишились своей органики. Но это не значит, что дальнейшие поиски подобных объектов бессмысленны. Коллаген, структурно представляющий собой тройную полимерную спираль с правильным, как в кристаллах, расположением атомов, изначально является одним из самых устойчивых белков и вообще органических соединений. Из него, например, построены трубки червей вестиментифер, живущих рядом с горячими глубоководными источниками. Фрагменты этого белка, как в случае с останками молодого тираннозавра, вполне могут сохраниться за счет полимеризации в закрытых условиях с участием свободных радикалов, которыми, например, являются ионы железа, обильные в кроветворных органах. Эти же ионы окрашивают и кровь, и некоторые минералы в красный цвет.
После стабилизации молекулярных фрагментов их дальнейший распад прекращается. То же происходит и с кровяным белком — гемоглобином: он легко кристаллизуется, а железосодержащее порфириновое кольцо этой полимерной молекулы практически неуничтожимо — такие продукты распада гемоглобина были извлечены из кости другого ящера. В эластичности подобных структур ничего странного нет — упругость проявляют и скелеты вымерших гемихордовых граптолитов, которым 440 миллионов лет, хотя совершенно никакой первичной органики в них не осталось. А стоит ли удивляться тому, что целлофан и через сотни миллионов лет будет прозрачным и растяжимым?
Наконец, нельзя не упомянуть о самом древнем ископаемом мозге, принадлежавшем мамонтихе Юке. Когда понадобилось определить возраст животного, была сделана компьютерная томография черепа: с помощью такого исследования можно узнать, сколько формирующихся в альвеолах коренных зубов оставалось «в запасе». Поскольку четвертая смена зубов еще не прорезалась, получается, что Юке было шесть — девять лет (зубы у современных слонов и мамонтов прорезываются друг за другом в строго определенное время, когда предыдущий зуб уже стерт). Другой результат томографии стал для ученых настоящим сюрпризом: оказалось, что в черепе сохранился головной мозг! Прежде выводы о строении этого органа у мамонта основывались лишь на слепках внутренней полости черепной коробки и знаниях о мозге современных слонов. Поэтому важной задачей стало сохранение редкой находки для дальнейших исследований. «Целый месяц мозг Юки фиксировали в Якутске, а затем черепную коробку вскрыли и извлекли его, — рассказывает Евгений Николаевич Мащенко из Палеонтологического института РАН. — Важно было не повредить череп и при этом аккуратно достать мозг в твердой оболочке, поэтому трепанация продолжалась почти шесть часов. Череп мамонта имеет особые воздушные полости, облегчающие эту массивную конструкцию, вот и пришлось распилить кость 5-сантиметровой толщины». Как оказалось, мозг Юки, хотя и сохранил внешние признаки и форму, стал очень хрупким вследствие длительной мумификации в многолетнемерзлых породах. Ученые беспокоились, удастся ли вообще его вынуть и доставить его в Научно-исследовательский институт морфологии человека в Москве для дальнейших исследований. Почти двое суток ушло на дополнительную фиксацию и перевозку образца. В итоге удалось рассмотреть остатки проводящей системы переднего мозга и мозжечка мамонта, различить мозговые желудочки, гипофиз и другие структуры, невидимые без разрушения образца.
Следует еще раз напомнить, что, во-первых, такие термины, как «мягкие ткани», «клетки» и «органические молекулы», в применении к палеонтологии (кроме мерзлых мумий) не стоит понимать буквально, подобно тому как в химии термин «органическое вещество» совсем не подразумевает, что это вещество было произведено организмом или добыто из него. Речь идет о минеральных образованиях, замещающих или реплицирующих первично неминерализованные части тела с сохранением их формы, а иногда даже цвета и некоторых химических особенностей. Органические полимеры тоже являются минеральными образованиями, причем их структура более правильная, чем у некоторых неорганических минералов. Во-вторых, большинство хорошо сохранившихся организмов погибли, а не умерли своей смертью, причем погибли внезапно — в ледяной или смоляной ловушке, в полноводной реке (динозавры из Хелл-Крик), под пеплопадом (Херефордшир и Чжэхоль), в серных эманациях (лягушки Арагона), горячем растворе кремнезема (риниевая флора) или в подводном мутьевом облаке (кембрийские ла-герштетты). По этой причине захоронение тел произошло достаточно быстро, а осадочный покров надежно защитил останки от хищников и падалеядов, в считанные дни полностью уничтожающих любые трупы. Сам такой осадок служил хорошим упаковочным материалом, хотя мелкие организмы нужно было погрузить в смолу или «пересыпать» мельчайшими частицами, а для гигантских динозавровых костей годился и хорошо промытый речной песок, благодаря которому органика, запрятанная в костях, оказывалась в двойной оболочке. Плотная упаковка предотвращала доступ кислорода и тем самым мешала гниению (окислению), но позволяла совершать свою работу различным анаэробным бактериальным сообществам, которые производили полимеризацию органических молекул и/или садку минералов, создающих слепки. Минералы тоже образовывались не любые, а на основе тех элементов, которые изначально содержатся в любом теле — сера и железо (пирит), фосфор и кальций (апатит), железо, магний, калий и натрий (глинистые минералы). Недостающие компоненты добирались из окружающей среды — морской воды и минеральных растворов, циркулирующих в осадке.