Читать книгу "Отпечатки жизни. 25 шагов эволюции и вся история планеты - Дональд Протеро"

Следующей важной фигурой в данной истории был Чарльз Дулиттл Уолкотт — геолог-самоучка, работавший в Геологической службе США (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Чарльз Дулиттл Уолкотт в сланцевом карьере Бёрджесс в 1912 году (фотография предоставлена Смитсоновским институтом)

Он получил только десятилетнее школьное образование, не имел учёной степени, но позднее был отмечен многими почётными академическими титулами. Именно Уолкотту предстояло стать одним из крупнейших американских учёных начала XX века. Практически в одиночку он документировал всю историю американского кембрия от штата Нью-Йорк до Большого каньона, также выступив в качестве основателя науки о докембрийских окаменелостях. Затем он прославился умением решать множество задач одновременно, масштаб которого мы сегодня едва ли можем себе представить. Уолкотт был директором Геологической службы США (1894–1907), потом его выдвинули на должность секретаря (директора) Смитсоновского института (1907–1927), причём он совмещал эту работу с должностью президента Национальной академии наук (1917–1923). Также он занимал президентские посты в Американском Философском обществе (как и Доусон) и в Американской ассоциации по содействию научному прогрессу. Несмотря на невероятную управленческую занятость, Уолкотт умудрялся каждое лето выкроить несколько недель на изнурительные полевые исследования, которыми занимался в Скалистых горах и на плато Колорадо. Там он описывал огромные горы, состоящие из кембрийских пород, и собирал обширные коллекции окаменелостей, на описание которых (с последующей публикацией работ) тоже находил время. Именно в ходе одной из таких экспедиций Уолкотт наткнулся на сланцы Бёрджесс — настоящее Эльдорадо среднекембрийских мягкотелых ископаемых (см. главу 5). Он бегло описал эти окаменелости, но, учитывая огромную занятость, не имел времени подробно их исследовать.

Свою научную карьеру Уолкотт начал, работая с легендарным Джеймсом Холлом — первым главным геологом и палеонтологом штата Нью-Йорк. Проводя отпуск в Саратоге, Уолкотт предпринял краткую вылазку в Лестер-Парк, что в пяти километрах к западу от Саратога-Спрингс. Там его впечатлила слоистая структура древнейших докембрийских пород, которые он изучал (рис. 1.5). В 1878 году, в возрасте всего 28 лет, он начал подробно описывать эти слоистые куполовидные структуры, по форме также напоминавшие капусту, которые Холл в 1883 году назвал криптозооном (скрытой жизнью). Они были типичны практически для всех докембрийских пород, поэтому Уолкотт не сомневался, что перед ним — древнейшие из сохранившихся биологических ископаемых.

Рис. 1.5. Строматолиты из Лестер-Парк, которые Джеймс Холл и Чарльз Дулиттл Уолкотт назвали криптозооном (фотография автора)

Однако большинство других учёных отнеслись к идее скептически. Слоистые структуры легко образуются естественным путём, без участия живых организмов. Таковы, например, наслоения в метаморфических породах, которые Доусон ошибочно принял за ископаемую «зарю жизни», либо структуры, образующиеся при медленной кристаллизации из раствора или в процессе метаморфического разлистования. Авторитетный критик криптозоона, знаменитый учёный, Альберт Чарльз Сьюард, многие годы считавшийся самым влиятельным в мире специалистом по палеоботанике, справедливо указывал на то, что ранее не удалось найти сохранившиеся органические останки растений и других форм жизни. Поэтому случай криптозоона не вызывал доверия.

Тем не менее многие геологи продолжали описывать эти слоистые структуры, напоминавшие купола или капусту, представлявшие собой единственные характерные детали докембрийских пород, видимые невооружённым глазом, давали им названия. Кроме Cryptozoon, появился род Collenia, соответствовавший слоистой структуре чуть иной формы, а название Conophyton присвоили слоистым конусообразным структурам. Советские учёные, которые могли исследовать огромные массивы неметаморфических докембрийских пород в Сибири, с особым удовольствием подбирали названия для всевозможных форм слоистых образований. Их объединили в более широкую категорию под названием строматолиты (слоистые камни), хотя большинство геологов сомневались в биологическом происхождении данных образований.

Эврика!

В течение первой половины XX века в сообществе геологов и палеонтологов существовал глубокий раскол по поводу того, что представляют собой строматолиты. Исследования, проводившиеся одно за другим, не выявляли никаких признаков органики или сохранившихся клеток в их слоях, поэтому дело казалось сомнительным. Поскольку ни один из имевшихся экземпляров этих структур не рос и не подавал признаков жизни, отсутствовали серьёзные доводы, которые можно было бы предъявить скептикам.

В 1956 году геолог Брайан У. Логан из Университета Западной Австралии в Перте вместе с коллегами исследовал северо-западное побережье Австралии. Логан и компания добрались до залива Шарк, также известного под названием Акулья бухта, расположенного примерно в 800 км севернее Перта. Во время отлива в районе Хэмлин-Пул на южном берегу залива им открылся пейзаж возрастом в полмиллиарда лет, которого ещё не видел ни один учёный на Земле (рис. 1.6)! Дно бухты было усыпано цилиндрическими «башенками» с округлыми вершинами, каждая высотой от одного до двух метров. Они сильно походили на многие криптозооны и другие докембрийские строматолиты — но были живыми и росли! Более тщательный анализ показал, что эти столбы сложены из тончайших осадочных пород, накапливавшихся миллиметр за миллиметром, как древние строматолиты. На поверхности строматолитов обитали организмы, в результате жизнедеятельности которых и формировались таинственные структуры: вязкие скопления сине-зелёных бактерий, или цианобактерий (ошибочно названных «сине-зелёными водорослями», хотя таковыми не являвшихся — водоросли представляют собой настоящие растения с ядерными эукариотическими клетками). Сине-зелёные бактерии являются не только одной из самых простых, примитивных форм жизни на Земле, но, возможно, и первыми фотосинтезирующими организмами на нашей планете. Большинство учёных полагают, что сине-зелёные бактерии синтезировали первый атмосферный кислород на Земле, благодаря которому впоследствии развились более сложно организованные животные.

Рис. 1.6. Цилиндрические строматолиты в заливе Шарк (Австралия) (фотография предоставлена R. N. Ginsburg)

Дальнейшие исследования строматолитов в заливе Шарк позволили выяснить, как образуется их тонкослойная структура. Эти слизистые маты стремительно растут на солнце в светлое время суток, когда накатывает прилив и они оказываются под водой. У свежих матов вязкая поверхность, на которой оседает различный материал — особенно ночью, во время отлива; рост цианобактерий приостанавливается на несколько часов. Затем, с новым приливом и восходом солнца бактерии опять тянутся к свету и отращивают новые нити, полностью накрывая осадок, который скопился за минувшую ночь. Так продолжается день за днём и год за годом. В благоприятной среде растущие маты захватывают сотни отдельных слоёв накапливающегося осадка. В конце концов органические останки бактерий разлагаются, и остаётся лишь слоистый осадок, не содержащий ни органических структур, ни химических следов их существования.