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

Открытие гораздо более полных экземпляров акантостеги стало настоящим прорывом. В 1952 году Ярвик назвал акантостегу, имея в распоряжении скудный и малоизученный материал. Новые окаменелости, собранные Клэк и её группой в конце 1980-х и в 1990-е годы, дали по акантостеге гораздо более полную и информативную картину, особенно в сравнении с исходным материалом по ихтиостеге (рис. 10.2). В целом маленькая акантостега напоминала рыбу значительно сильнее, нежели ихтиостега. В отличие от ихтиостеги, она не могла ползать по суше на своих лапах: у неё не было запястных, локтевых и коленных суставов. Конечности позволяли ей лишь плескаться и преодолевать преграды под водой. Ещё удивительнее, что на передних конечностях акантостеги было целых семь или восемь пальцев, а не пять, как у большинства позвоночных! Акантостега обладала значительно более крупным хвостовым плавником, чем ихтиостега, её рёбра были слишком коротки и не могли поддерживать животное на суше, не позволяли они и дышать вне воды. Однако у акантостеги были некоторые развитые «земноводные» черты: она могла слышать как в воде, так и в воздухе, имела прочные плечевые и бедренные кости, четыре конечности с пальцами, а также шейный сустав, позволявший ей вращать головой. Напротив, рыба не имеет шеи и не может вертеть головой. Чтобы изменить курс или схватить добычу, она делает рывок всей передней частью тела.

Рис. 10.2. Сравнение скелетов ихтиостеги (внизу) и акантостеги (вверху) (рисунок предоставлен M. Coates)

Ваша внутренняя рыба

Работа Дженни Клэк оживила интерес к исследованию переходных форм от рыб к амфибиям, и вскоре к ним подключились многие другие палеонтологи. Одним из них был молодой энтузиаст-учёный Нил Шубин. Он получил высшее палеонтологическое образование в Колумбийском университете и Американском музее естественной истории в Нью-Йорке, где я в то время учился в аспирантуре. Там мы и познакомились в 1980 году, после чего стали вместе изучать эволюцию лошади мезогиппуса — это был первый опубликованный исследовательский проект Шубина. Затем Шубин отправился готовить докторскую диссертацию в Гарвард, где изучал механизмы эволюционного развития, определяющие формирование конечностей и пальцев у амфибий. Первым местом работы Нила стал пост преподавателя анатомии на медицинском факультете Пенсильванского университета в Филадельфии, где он сблизился с Тедом Дэшлером из Академии естественных наук. Вместе они исследовали срезы грунта в местах прокладки дорог через девонские красноцветные отложения по всей Пенсильвании, пока не нашли кое-какие фрагментарные окаменелости рыб и ихтиофибий.

Но Шубина интересовала более крупная добыча. Как он рассказывает в своей книге «Внутренняя рыба», они с Дэшлером знали, что придётся искать породы старше 363 млн лет (такие, как в Восточной Гренландии, где были найдены ихтиостега и акантостега), но моложе 390–380 млн лет (из которых добыто большинство лопастепёрых рыб, предков амфибий). Шубин и Дэшлер прогнозировали, что в верхнедевонских пресноводных отложениях должны найтись ископаемые переходные формы, более примитивные, чем акантостега, но более совершенные, чем эустеноптерон. Они могли бы заполнить пробел, захватывавший период с 380 по 363 млн лет назад. Шубин и Дэшлер изучали геологические карты по первому изданию легендарного учебника «Evolution of the Earth» («Эволюция Земли»; 1971), написанного Робертом Х. Доттом-младшим и Роджером Баттеном. Штудируя карту верхнедевонских обнажений, они нашли три перспективных региона: Восточная Пенсильвания (как раз там они и работали), Восточная Гренландия (образцы оттуда уже были добыты датчанами, шведами и группой Клэк) и остров Элсмир в канадской части Арктики (который никто не изучал). Внимательнее изучив опубликованные отчёты геологической службы, они выяснили, что обнажения на Элсмире были именно девонскими, их возраст составлял 380–363 млн лет и породы там были именно такими, в которых хорошо сохраняются окаменелости пресноводных рыб и амфибий. Оказалось, что возраст этих пород — примерно 375 млн лет.

К концу 1990-х Шубин, Дэшлер и их команда собрали все необходимые разрешения и оборудование, а также получили финансирование на припасы и аренду вертолёта, который бы доставлял их на остров, а затем забирал оттуда. Серьёзная экспедиция в такой регион, как Арктика, — не увеселительная прогулка! Исследователям требовался полный комплект арктического снаряжения, в особенности тёплая одежда для защиты от летних морозов и укреплённые палатки, способные выдерживать ураганные ветра, служить тёплым укрытием во время частых бурь. Кроме кирок, лопат и прочих стандартных палеонтологических инструментов, учёные вооружились винтовками, так как приходилось всерьёз опасаться белых медведей.

Начиная с 2000 года, в самой середине каждого лета они делали короткие вылазки на остров Элсмир. В первые несколько лет результаты не радовали: породы оказались морскими, а не пресноводными по происхождению. Наконец, они нашли породу, богатую пресноводными окаменелостями, какую и искали.

В 2000 году было открыто место, позже названное Птичьим карьером, где к 2003 году удалось найти множество фрагментарных рыбьих окаменелостей. В 2004 году учёные углубились на три метра в подповерхностные породы и открыли ископаемое, оправдавшее все тяготы. Шубин с коллегами выбрали для него название тиктаалик, что в переводе с инуктитута, одного из эскимосских языков, значит налим. Лишь спустя ещё два года эти окаменелости как следует препарировали для исследований, были готовы все анализы и описания, после чего о тиктаалике впервые объявили в статье, опубликованной в 2006 году. Описание его задних конечностей увидело свет в 2012-м.

Удалось добыть более 10 особей тиктаалика, от 1 до 3 м в длину (рис. 10.3). Более того, самый полный экземпляр тиктаалика сохранился практически целиком, в нём недостаёт лишь фрагментов хвоста и задних конечностей, но задние конечности хорошо изучены по другим экземплярам. Как и следовало ожидать от существа, жившего на 12 млн лет раньше ихтиостеги и акантостеги, тиктаалик больше напоминает рыбу по многим признакам. В его лопастевидных плавниках есть все элементы, из которых впоследствии развились конечности земноводных, однако вместо пальцев — всё ещё плавниковые лучи. У него рыбья чешуя, одновременно присутствуют (как у большинства ихтиофибий) жабры (узнаваемые по костям жаберной дуги) и лёгкие (распознаваемые по брызгальцам в голове). Нижняя челюсть и нёбо у него тоже рыбьи. Но, в отличие от любых рыб, у него есть земноводные черты: укороченный уплощённый череп с подвижной шеей; бороздки в задней части черепа для расположенных там барабанных перепонок; крепкие рёбра, а также мощные конечности, плечевые и тазовые кости. Плавники тиктаалика, как и у акантостеги, были недостаточно гибкими и сильными, чтобы он мог далеко ползать по земле или ходить, отрывая брюхо от грунта. Плавники же, вероятно, лишь позволяли животному плескаться в воде и поддерживали тиктаалика, так что он мог осмотреться над поверхностью. Подобно многим другим ихтиофибиям (а также многим современным амфибиям, особенно тритонам и саламандрам), тиктаалик, наверное, большую часть времени проводил в воде, охотясь по берегам ручьёв, в которых обитал.