От атомов к древу. Введение в современную науку о жизни - читать онлайн книгу. Автор: Сергей Ястребов cтр.№ 141

“Фанерозой” буквально означает “явная жизнь”. Это эпоха, к которой относится подавляющее большинство изучаемых палеонтологами ископаемых остатков. Все предшествующие времена, включая протерозой, архей и катархей, собирательно называют криптозоем — “скрытой жизнью”. Фанерозой же, в свою очередь, делится на три эры, названия которых, скорее всего, знакомы большинству читателей: палеозой, мезозой и кайнозой. “Палеозой” буквально означает “древняя жизнь”, “мезозой” — “средняя жизнь” и “кайнозой” — “новая жизнь”. А каждая из этих эр делится на периоды. Период, с которого начинается палеозой (и тем самым весь фанерозой), называется кембрием. Как и многие другие геологические периоды, кембрий получил свое имя из географии: Кембрия — это римское название Уэльса, кельтской страны на западе Британии. Соответственно, очень распространенный синоним криптозоя — докембрий.

Чтобы правильно видеть перспективу, будем помнить следующее: весь фанерозой составляет (округленно) всего лишь примерно 1/9 как от времени существования Земли, так и от истории жизни на ней. Остальные 8/9 — это криптозой, или докембрий, которому посвящена предыдущая глава. Иное дело, что в фанерозое события очень сгущаются.

В 1845 году шотландский геолог Родерик Мурчисон предложил назвать все времена до начала кембрия азойской эрой, то есть — буквально — безжизненной. Долго это название не продержалось: уже палеонтологи XIX века показали, что в толще докембрийских пород есть следы жизни ^[468]. А сейчас мы точно знаем, что жизнь существовала на Земле на протяжении большей части докембрия, и можем датировать многие ключевые события докембрийской истории — например, кислородную революцию или появление многоклеточности. И о том и о другом мы вкратце говорили в предыдущей главе.

Главное отличие фанерозойской жизни от докембрийской — колоссальное обилие многоклеточных животных. Причем подавляющее большинство этих животных с самого начала относится уже к современным типам. В кембрии появляются губки, гребневики, стрекающие, круглые и кольчатые черви, членистоногие, моллюски, брахиоподы, иглокожие, полухордовые и хордовые. Внезапное появление всех этих животных в палеонтологической летописи принято называть кембрийским взрывом. В более древних слоях их остатков нет (по крайней мере, определяемых однозначно и бесспорно). Таким образом, кембрий — это время рождения фауны, близкой к современной. Кембрийский взрыв дал такой эффект и произошел так быстро, что его часто называют “эволюционным Большим взрывом” — по аналогии с тем Большим взрывом, в котором родилась Вселенная ^[469].

Еще кембрийский взрыв иногда называют скелетной революцией. Действительно, многие появившиеся в этот момент группы животных приобрели твердые скелеты, причем совершенно разные по структуре и на разной биохимической основе: например, между спикулами губок, раковинами моллюсков и хитиновыми панцирями членистоногих нет буквально ничего общего. Такая одновременность никак не может быть случайной. Тем не менее “кембрийский взрыв” и “скелетная революция” — не синонимы. Во-первых, твердые скелеты были далеко не у всех кембрийских животных (например, у первых хордовых их не было). Во-вторых, и в докембрии иногда попадаются явные скелетные структуры — например, непонятно кому принадлежавшие жилые трубки ^[470]. В общем, понятие “кембрийский взрыв” куда более определенное, и неудивительно, что современные авторы чаще говорят именно о нем.

Но вот вопрос: произошел ли кембрийский взрыв на самом деле? Существует мнение, что многие современные группы животных появились еще в глубоком докембрии, но долгое время не оставляли ископаемых остатков, а потому были палеонтологически “невидимы” ^[471]. Причины этого могли быть разными: мелкий размер животных, отсутствие у них твердых скелетов или просто неподходящие для захоронения физические условия. Гипотеза “долгой скрытой докембрийской эволюции” неплохо поддерживается молекулярной филогенетикой, основанной на сравнении аминокислотных и нуклеотидных последовательностей белков и генов разных животных (разумеется, современных — ведь со времен кембрия ни белков, ни ДНК не осталось). Реконструкции, сделанные исключительно по молекулярным данным, зачастую уводят корни современных типов животных даже не в эдиакарий, а в предыдущий период — криогений ^[472]. Тогда выходит, что кембрийский взрыв — это не столько реальное эволюционное событие, сколько артефакт сохранности. На рубеже кембрия животные просто “проявились”, обретя твердые скелеты и начав захораниваться в осадочных толщах. А возникли они гораздо раньше.

Однако есть впечатление, что тщательной проверки, при которой молекулярно-биологические данные аккуратно шаг за шагом сопоставляются с палеонтологическими, гипотеза “долгой скрытой докембрийской эволюции” все же не выдерживает. В 2013 году группа исследователей под руководством австралийского палеонтолога Майкла Ли попыталась провести такую проверку, использовав материал по самому многочисленному типу животных — членистоногим ^[473]. Были рассмотрены и морфологические признаки, изучаемые палеонтологами, и последовательности ядерных генов, изучаемые генетиками. Специальная компьютерная программа построила по всему этому массиву данных единое эволюционное древо (причем молекулярные последовательности она учитывала наравне с морфологией). Назовем его для краткости “древом Ли”. Программа, использованная для построения древа Ли, могла определить скорость эволюции на каждом отрезке этого древа и в результате вычислить наиболее вероятные даты расхождений эволюционных ветвей. Это и было целью исследователей.

Теперь давайте следить за цифрами. Считается, что кембрийский период начался 542 миллиона лет назад. Согласно древу Ли, расхождение двух главных эволюционных ветвей членистоногих — Chelicerata (мечехвосты и паукообразные) и Mandibulata (многоножки, ракообразные и насекомые) — произошло 543 миллиона лет назад. А расхождение двух подгрупп внутри Mandibulata, многоножек и ракообразных, произошло 538 миллионов лет назад. Как видим, граница кембрия попадает точно между этими датами: Chelicerata и Mandibulata разошлись перед самым началом кембрия, а многоножки и ракообразные — сразу после него. Понятно, что точность таких датировок не абсолютна, но уж случайным совпадением они не могут быть никак. Итак, мы видим, что рождение главных эволюционных ветвей членистоногих произошло в ближайшей временной окрестности нижней границы кембрия. На этот момент действительно пришелся пик изменений.