Прото муравьи
В 1966 году наконец был обнаружен так называемый прото муравей, недостающее звено эволюции, связывающее современных особей с их предками-осами. Ископаемые образцы предоставили нам доказательства некоторых гипотез, которые мы выстроили ранее в рамках эволюционной теории – и несколько захватывающих сюрпризов. До этой находки мы часто испытывали разочарование. Известные окаменелости не встречались в эоценовых отложениях, в пределах от 40 до 60 миллионов лет; более ранние камни и кусочки янтаря, казалось, не давали никаких подсказок.
Несколько наиболее старых экземпляров из эоцена, находившихся в распоряжении мирмекологов, плохо сохранились, но явно принадлежали к современным группам. Анатомически они не особенно отличались от живущих сейчас муравьёв и не давали никаких подсказок насчёт своего появления.
Было известно, что в эпоху олигоцена, 25–40 миллионов лет назад, муравьи расселились по всему миру и стали одной из наиболее распространённых групп насекомых. В балтийском янтаре северной Европы, прозрачной окаменелой древесной смоле, были найдены тысячи прекрасно сохранившихся образцов. Поскольку смола долгое время стекала с повреждённых участков коры деревьев, она покрывала множество насекомых самых разных видов, сохраняя их для будущих исследователей. Нарезая и полируя кусочки янтаря, сегодня можно изучать эти древние формы жизни в мельчайших подробностях.
Экзоскелет, внешняя оболочка тела и всё, что можно увидеть даже у живых муравьёв, не прибегая к вскрытию, часто сохранялись без повреждений. Детали зубцов, волосков и частей тела можно измерить сквозь стеклообразный янтарь с точностью до сотых долей миллиметра. Следует добавить, что образцы часто выглядят совершенно нетронутыми, но на самом деле они представляют собой в основном прогнившие полости, выстланные углеродистой пленкой, что является лишь иллюзией полной сохранности. Тем не менее тщательное изучение внешних оболочек показало, что муравьи олигоцена были в основном такими же, как современные. Все виды, которые жили в олигоценовых лесах Европы, к настоящему моменту вымерли, но 60 % родов, к которым они принадлежали, существуют и сегодня.
Можно считать, что к олигоцену современные с точки зрения облика муравьи стали преобладать. До 1966 года у мирмекологов было чёткое представление об особях из балтийского янтаря и нескольких других ископаемых источников, но они не знали ничего о корнях генеалогического дерева муравьёв. Креационисты в своей кампании по дискредитации теории эволюции учли отсутствие этой информации. Муравьи, утверждали они, являются примером группы, созданной на Земле одним особым актом творения. Те из нас, кто восстанавливал эволюционную историю муравьёв, верили в обратное. Мы предположили, что самые ранние виды были просто очень редки и что содержащие их окаменелости были плохо изучены, но надеялись, что со временем появится как минимум несколько таких экземпляров. Мы полагали, что недостающее звено стоит искать в отложениях раннего эоценового периода, около 60 миллионов лет назад, или в ещё более далёком мезозое. Прото муравей вполне мог ужалить какого-нибудь динозавра.
Было бы здорово сообщить, что та самая окаменелость была найдена в верховьях Амазонки отважным студентом, уставшим и измученным малярией, который сплавился вниз по течению и попал в отдалённую миссионерскую деревушку, где до сих пор лежит его каноэ, пронзённое сломанными стрелами туземцев. Что он отправил образец, а затем отправился сам в Манаус на лечение и отдых, ожидая поздравлений от ликующей исследовательской группы из Гарварда. Мы бы хотели, чтобы все это так и было. Но на самом деле прото муравья обнаружили мистер и миссис Фрей, пенсионеры, живущие в Маунтинсайд, штат Нью-Джерси. Они нашли его у подножия обрыва на Клиффвуд-Бич, в обычном густонаселённом жилом районе к югу от Ньюарка. Фреи отправили кусок янтаря с двумя рабочими муравьями Дональду Бэйрду из Принстонского университета. Бэйрд, оценив его научную значимость, передал янтарь Фрэнку М. Карпентеру из Гарварда, авторитетному специалисту по палеонтологии насекомых и учителю Эдварда Уилсона.
Карпентер позвонил Уилсону, находившемуся двумя этажами выше, в биологических лабораториях Гарварда.
– Муравьи здесь, – сказал он.
– Буду через пару миллисекунд, – ответил Уилсон, взбудораженный этой новостью.
Уилсон сбежал вниз по лестнице в кабинет Карпентера, взял образец, ощупал его и неуклюже уронил на пол, из-за чего тот разбился надвое. К счастью, каждый фрагмент содержал неповреждённого муравья. Обе части были прозрачными, бледно-золотыми. После полировки в них можно было увидеть прекрасно сохранившихся муравьёв, словно они оказались погребены в смоле буквально вчера.
Янтарём стала смола секвойи, росшей в окрестностях Клиффвуд-Бич 90 миллионов лет назад, в середине мелового периода, когда среди наземных позвоночных доминировали динозавры. Отложения, в которых этот янтарь был найден, представляли собой тонкий слой светлого песка с почерневшими лигнитовыми[25] кусочками дерева секвойи. Внутри кусков лигнита сохранялись крошечные жёлтые зёрна смолы. Как правило, в меловом янтаре можно найти только такие фрагменты. Но иногда на Клиффвуд-Бич появляются более крупные куски смолы, и время от времени в них можно обнаружить останки насекомого. Фреи прогуливались по пляжу вскоре после шторма, который смыл часть обрыва, обнажив новые куски окаменелого дерева. Они знали, что здесь можно найти янтарь, и им очень повезло – они наткнулись на большой кусок, в котором было целых два муравья.
Уилсон положил окаменелости под микроскоп и начал зарисовывать и измерять их со всех сторон. Через несколько часов он позвонил Уильяму Л. Брауну в Корнелльский университет. Браун тоже был специалистом по классификации муравьёв и тоже долгие годы мечтал найти мезозойского муравья – и тем самым, возможно, обнаружить недостающее звено превращения ос в муравьёв. Сравнивая живущих сейчас особей, двое учёных смогли предположить, какими чертами могут или, если эволюционная теория верна, должны обладать предки муравьёв. Уилсон сообщил, что найденные муравьи действительно оказались такими примитивными, как и ожидалось. Они обладали набором анатомических особенностей, встречающихся либо у современных муравьёв, либо у ос, а также некоторыми чертами, которые можно было найти у обеих групп. Прото муравей потрясал воображение: короткие челюсти всего с двумя зубцами, как у ос; возвышение, похожее на метаплевральную железу[26] – расположеный на груди или средней части тела секреторный орган, который есть у современных муравьёв, но отсутствует у ос; удлинённый первый сегмент усиков, что придавало им угловатый вид[27], характерный для муравьёв (но всё же усики до некоторой степени выглядели похожими и на осиные, потому что оставшаяся внешняя часть усиков была длинной и гибкой); грудь с отчётливыми скутумом и скутеллюмом (две пластинки в средней части тела) – также признак ос; и стебелёк, похожий на муравьиный, но простой по форме, как будто он возник совсем недавно.
Муравьи в янтаре из Нью-Джерси – нам хватило смелости называть их муравьями, несмотря на смешанные признаки, – были длиной около 5 миллиметров. Мы дали им официальное название Sphecomyrma freyi. Родовое название Sphecomyrma означает «осиный муравей», а название вида freyi увековечило пару, которая нашла их и так быстро и щедро пожертвовала науке. Отмечая их хорошо развитые жала, мы в шутку представляли толпу рабочих Sphecomyrma, атакующих маленьких динозавров, которые подобрались слишком близко к их гнезду.
Энтомологам, изучавшим окаменелости насекомых со всего мира, потребовалось более ста лет, чтобы найти этих первых мезозойских муравьёв. Зато вскоре после этого, словно по мановению волшебной палочки, появились другие. Российские палеонтологи, наиболее активно занимающиеся изучением древней фауны насекомых, обнаружили образцы в меловых отложениях в трёх регионах бывшего СССР: в Магадане (на северо-востоке Сибири, на побережье Охотского моря), на Таймырском полуострове (тоже в Сибири, на Крайнем Севере) и в Казахстане (далеко на юге[28]). Ещё два экземпляра примерно в то же время канадские энтомологи нашли в меловом янтаре из Альберты. Собранные вместе, эти образцы помогли составить самое первое, грубое представление о древней колонии муравьёв. Некоторые особи явно были рабочими, другие – королевами, а третьи – самцами.
Эти современники динозавров мало отличаются друг от друга. В целом всех их можно отнести к одному роду Sphecomyrma[29], что сильно контрастирует с современными муравьями, которые распределены по 300 родам, включающим тысячи видов. Кроме того, Sphecomyrma очень редко встречаются. Они составляют лишь около 1 % насекомых в меловых отложениях, в отличие от более поздних периодов, где муравьи являются одними из наиболее распространённых и разнообразно представленных насекомых. Недавно обнаруженные окаменелости дают возможность предположить, что это один из немногих видов, которые были распространены по всей Лавразии, древнему суперконтиненту, который объединял современные Европу, Азию и Северную Америку. Целостность территории позволяла расселяться по ней намного быстрее, чем это возможно сегодня. Вероятно, муравьи жили в разных климатических зонах, от умеренной до субтропической. Далеко на юге, на суперконтиненте Гондвана, включавшем в себя современные Африку, Мадагаскар, Южную Америку, Австралию, Индию, часть Южной Азии и Антарктиду, эволюция муравьёв могла пойти в другом направлении. Бразильские палеонтологи недавно обнаружили один экземпляр в меловых отложениях Сантана-ду-Карири, в восточном штате Сеара. Образец возрастом от 100 до 112 миллионов лет не относится к