Впрочем, смоляные саркофаги, как и египетские, не гарантируют целости того, что в них попало. Лишь достаточно жестким покровам членистоногих обеспечена нетленность (и то далеко не всегда!), изредка встречаются мышцы, ткани пищеварительных, выделительных и половых органов, нервные узлы и внутриклеточные органел-лы — ядро, митохондрии. Иногда из организмов, застывших в янтаре, удается извлечь фрагменты ДНК, но история, запечатленная Майклом Крайтоном в «Парке юрского периода» и Стивеном Спилбергом в одноименном фильме, навсегда останется фантастикой — слишком эти крохи ДНК незначительны.
Кембрийский фосфатизированный головохоботный червь Piloscolex platum (палеосколециды) (диаметр 3 миллиметра); река Лена, Республика Саха (Якутия); 515 миллионов лет. Палеонтологический институт РАН
Более древние, чем мезозойские, останки мягкотелых организмов связаны с иными условиями захоронения и преобразования тканей и клеток. Одним из таких процессов является пиритизация — образование слепков мягких тканей животного, выполненных кристаллами пирита (железный колчедан). Оба элемента этого минерала, сера и железо, содержатся в тканях организма в достаточном объеме. Важно, чтобы тело сразу после смерти оказалось в среде, куда нет доступа кислороду и где процветают серные бактерии. Они-то и связывают элементы, образуя зародыши пирита, которые дальше растут в виде золотистых кубиков или ромбоэдров. Много позже, когда осадок уже становится горной породой, пирит нередко окисляется, превращаясь в различные окислы и гидроокислы железа, но форма его кристаллов сохраняется, а с ней и форма всего тела. Благодаря пиритизации в верхнеордовикском слое Бичера (штат Нью-Йорк) уцелели вымершие членистоногие — трилобиты со всеми своими многочисленными членистыми конечностями, а в нижнедевонском сланце Хунсрюк (Германия) — гигантские морские пауки. Самые «свежие» пиритизированные ископаемые обнаружены в железных рудниках Европы — это тела древних рудокопов, упавших в шахту.
Остатки морских организмов нередко подвергаются фосфатизации. Источник самого фосфата может быть как внешним, когда он вымывается с поверхности суши и прибрежные морские воды насыщаются этим соединением, так и внутренним — мягкие ткани содержат достаточно этого вещества. Опыты показывают, что если животное быстро гибнет в бескислородных условиях, то под действием анаэробных бактерий, поддерживающих определенное состояние среды, благоприятное для роста мельчайших кристалликов фосфатных минералов (в основном апатит), эти кристаллики в течение срока от нескольких часов до нескольких недель обрастают покровы организма, создавая его точный полый слепок. Благодаря фосфатиза-ции нам известны даже ископаемые эмбрионы и личинки менее миллиметра размером, на которых можно проследить количество бластомеров, характер дробления и начальные стадии развития организма.
Важнейшие местонахождения таких остатков находятся в Южном Китае (эдиакарская формация Доушаньтуо, возрастом около 580 миллионов лет), в Северной Монголии и Восточной Сибири (нижнекембрийские отложения). Если принадлежность эдиакарских эмбрионов установить довольно трудно, то среди раннекем-брийских различаются эмбрионы головохоботных червей и кишечнополостных. Реже, в небольших фосфатных стяжениях — конкрециях, фосфатизированные остатки организмов встречаются и в более поздних кембрийских и нижнеордовикских слоях. Опять же фосфатизируются в основном небольшие организмы (мелкие членистоногие, пятиустки, тихоходки) и их личинки вплоть до мельчайших щетинок и пор (не более одного микрона величиной), от крупных особей остаются только фрагменты конечностей (менее 2 миллиметров длиной). Этот тип минерализации организмов получил название «Эрстен» по одному из шведских местонахождений, где он был впервые установлен палеонтологом Клаусом Мюллером из Рейнского университета имени Фридриха-Вильгельма (Бонн) в 1960-е годы.
Встречаются фосфатизированные остатки организмов и в иных осадочных слоях вплоть до отложений голоцено-вой эпохи, но характер минерализации в них другой, вероятно, за счет анаэробных бактерий, мобилизующих фосфаты из мягких тканей самого животного. Постепенный распад тканей протекает с поглощением кислорода и повышением кислотности, что мешает садке карбонатов и благоприятствует развитию бактерий. Так что, как ни парадоксально, в подобных условиях разложение мягкого тела является причиной сохранения его формы. В этом случае, в отличие от мелких внешних фосфатных слепков, получаются полные реплики отдельных клеток, тканей и органов, особенно сарколемм (чехлов, покрывающих мускульные волокна) и коллагеновых волокон, при жизни содержащих немало фосфора. Иногда фосфатизируются и клетки самих бактерий. Самые известные из местонахождений остатков такого рода — верхнеюрский известняк Зольнхёфен (около 145 миллионов лет) в Германии, в котором найден археоптерикс, и нижнемеловая формация Сантана (около 115 миллионов лет) на северо-востоке Бразилии, где уцелели разнообразные летающие ящеры с перепонками и рыбы с чешуей.
Третий вариант посмертной минерализации организмов получил подтверждение лишь в последние годы, хотя сами местонахождения подобного типа были выявлены еще в конце XIX века. Честь открытия первого из них принадлежит палеонтологу Чарлзу Уолкотту, возглавлявшему Геологическую службу США. Работая в заснеженных горах Западной Канады, он обнаружил в среднекем-брийском сланце Бёрджесс необычайно полные отпечатки различных, как тогда представлялось, водорослей, губок, медуз, кольчатых червей и членистоногих. Их подробные описания исследователь опубликовал в нескольких объемистых книгах.
В семидесятые годы прошлого века на поразительную сохранность этих организмов обратил внимание палеонтолог Гарри Уиттингтон из Кембриджского университета. Ему удалось организовать многолетнюю экспедицию в те места, поддержанную его университетом и Канадской геологической службой. Участники экспедиции смогли не только собрать десятки тысяч новых образцов и описать множество новых видов, но и по-новому взглянуть на находки Уолкотта и выявить некоторые закономерности образования захоронений типа «Бёрджесс».
Теперь подобные лагерштетты (по-немецки «залежные места») обнаружены по всей Северной Америке, в Австралии, Китае, России и Испании. Наиболее интересными среди них являются Сириус-Пассет в Гренландии (самое древнее), Ченцзян в Китае (самое богатое), Синское в Сибири (самое необычное) и Муреро в Испании (самое объемное по продолжительности). Все они приурочены к незначительному временному интервалу, названному кембрийским тафономическим окном: середина раннекембрийской — середина среднекембрийской эпохи (520–500 миллионов лет).
Переосмысление «бестиария» Уолкотта позволило выяснить, что остатков кишечнополостных в сланце Бёрджесс нет. То, что он считал медузами, оказалось либо циклическими ротовыми аппаратами необычных огромных, по мерках кембрийского мира, до метра в длину, хищников — аномалокаридид, либо странными планктонными животными — парапсонемидами, которые относились либо к вторичноротым, либо к лофофоратам (от греч. λοφος — гребень, пучок, (φορε, φορος — ношу). А его «кольчатые черви» в новом свете предстали в основном голово-хоботными червями и ксенузиями — многоногими животными, несколько напоминавшими современных онихофор и тихоходок. В кембрийских лагерштеттах также присутствуют водоросли, скелеты спикульных губок, брахиоподы (буквально: плеченогие; от греч. βραχιων — плечо, πους — нога) с ножками и чувствительными щетинками, разнообразные членистоногие с конечностями и органами пищеварения (иногда наполненными остатками последней трапезы), а также отпечатки древнейших гребневиков, щетинкочелюстных и хордовых; иногда попадаются примитивные кольчецы. Объединяет все эти организмы одно обстоятельство — у них есть достаточно прочные и устойчивые покровы, которые и предохраняют тела от быстрого распада.
Все лагерштетты приурочены к относительно глубоководным морским отложениям, состоящим из очень мелких, микроскопических обломков и глинистых частиц. Последние служили своеобразным упаковочным материалом. Способствовало сохранности остатков и то, что кембрийские морские глубины с пониженным содержанием растворенного кислорода еще не были освоены различными роющими организмами, которые в считанные дни перерабатывают современные морские осадки так, что почти ничего целого в них не остается. Они добрались туда только к концу кембрийского периода, что и стало одной из причин исчезновения лагерштеттов типа «Бёрджесс». Но вероятно, это не было главной причиной.
Ведь эти остатки являются не просто отпечатками. Долгое время на вопрос о минеральном составе ископаемых из сланца Бёрджесс ответа найти не удавалось. Сланец подвергся заметным преобразованиям в результате прогрева, и ныне эти ископаемые представляют собой углистые образования, покрытые слюдистой или кварцевой корочкой. Но в конце концов изучение остатков из испанского Муреро позволило понять, что и покровные ткани, и раковины до тончайших деталей состоят из различных глинистых минералов, в основном из зеленых призм хлорита и серебристых шестоватых кристаллов иллита, в зависимости от исходной морфологии ткани. Вместо организмов получились их глиняные слепки, приятного изумрудно-зеленого или серебристого цвета, своего рода природная керамика.
Кембрийское членистоногое Alalcomenaeus, вид сбоку (длина 8 сантиметров); Ченцзян, провинция Юньнань, Китай; 520 миллионов лет. Юньнаньский университет (предоставлено Никласом Стросфелдом)
Трехмерная реконструкция кембрийского членистоногого Fuxianhuia protensa, созданная по нескольким образцам: слева — нервная система, справа — нервная, пищеварительная и кровеносная системы, в центре — внутренние органы, вложенные в контур внешнего скелета (длина 9 сантиметров); Ченцзян, провинция Юньнань, Китай; 520 миллионов лет. Художник Всеволод Абрамов
Ныне благодаря новым технологиям об организмах, сохранившихся в глинистых лагерштеттах, можно узнать удивительные подробности. Так, исходя из представления о том, что в нервных клетках накапливается больше железа, группа палеонтологов и биологов под руководством технолога Генго Танака из Японского агентства по наукам о Земле и море исследовала одно из древнейших кембрийских членистоногих фуксиануйю (Fuxianhuia protensa), описанную в Ченцзяне, с помощью рентгеноспектральной компьютерной томографии и флюоресцентной микроскопии. «Мы смогли увидеть следы нервных волокон, ведущих от мозга, состоявшего из трех отделов, к различным органам животного, которому 520 миллионов лет, — рассказывала палеонтолог Ма Сяоя из Юньнаньского университета. — Этот орган, брюшная нервная цепочка и кровеносная система с объемным, спинным сердцем были у фуксиануйи 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.