Нечто похожее случилось с останками самого известного хищного динозавра — тираннозавра из формации Хелл-Крик в штате Монтана, в которой захоронены скелетные фрагменты одних из последних динозавров (68 миллионов лет). Мощные сильно минерализованные кости подобных животных представляют собой своеобразные герметичные контейнеры, где некоторые органические соединения и образованные ими структуры, защищенные от доступа кислорода, могут храниться десятки миллионов лет. А формация сложена русловыми песчаными отложениями, накопившимися в речном эстуарии. Попавшие туда костные остатки быстро перекрывались наносами и благодаря пористости песчаников обезвоживались. Потому и сохранились гораздо лучше, чем в подстилающих и перекрывающих глинах. Именно из песчаников были извлечены бедренная и большеберцовая кости молодого тираннозавра (судя по кольцам нарастания, ему в момент гибели было примерно 18 лет). В сердцевинной части этих костей группой под руководством палеонтолога Мэри Швейцер из Университета штата Северная Каролина были обнаружены кровеносные сосуды с мельчайшими тельцами, формой, размером и цветом напоминающими клетки крови, а также кроветворные клетки. После растворения минеральной составляющей сосуды оказались прозрачными, объемными и эластичными — они растягивались, скручивались, сжимались, словно свежие анатомические препараты. А в костной ткани удалось выделить остатки слагающего ее белка-коллагена, по своему составу более всего напоминавшему птичий (впрочем, сравнение с аналогичными белками каких-либо пресмыкающихся не проводилось).
Вряд ли, однако, стоит рассчитывать на множественные повторения подобных находок: каждая формация уникальна в своей истории, от времени образования до того момента, когда геологические силы вновь вскроют пласты. Да и кости того же динозавра, которые пролежали всего два года во вскрытом состоянии, уже почти лишились своей органики. Но это не значит, что дальнейшие поиски подобных объектов бессмысленны. Коллаген, структурно представляющий собой тройную полимерную спираль с правильным, как в кристаллах, расположением атомов, изначально является одним из самых устойчивых белков и вообще органических соединений. Из него, например, построены трубки червей вестиментифер, живущих рядом с горячими глубоководными источниками. Фрагменты этого белка, как в случае с останками молодого тираннозавра, вполне могут сохраниться за счет полимеризации в закрытых условиях с участием свободных радикалов, которыми, например, являются ионы железа, обильные в кроветворных органах. Эти же ионы окрашивают и кровь, и некоторые минералы в красный цвет.
После стабилизации молекулярных фрагментов их дальнейший распад прекращается. То же происходит и с кровяным белком — гемоглобином: он легко кристаллизуется, а железосодержащее порфириновое кольцо этой полимерной молекулы практически неуничтожимо — такие продукты распада гемоглобина были извлечены из кости другого ящера. В эластичности подобных структур ничего странного нет — упругость проявляют и скелеты вымерших гемихордовых граптолитов, которым 440 миллионов лет, хотя совершенно никакой первичной органики в них не осталось. А стоит ли удивляться тому, что целлофан и через сотни миллионов лет будет прозрачным и растяжимым?
Наконец, нельзя не упомянуть о самом древнем ископаемом мозге, принадлежавшем мамонтихе Юке. Когда понадобилось определить возраст животного, была сделана компьютерная томография черепа: с помощью такого исследования можно узнать, сколько формирующихся в альвеолах коренных зубов оставалось «в запасе». Поскольку четвертая смена зубов еще не прорезалась, получается, что Юке было шесть — девять лет (зубы у современных слонов и мамонтов прорезываются друг за другом в строго определенное время, когда предыдущий зуб уже стерт). Другой результат томографии стал для ученых настоящим сюрпризом: оказалось, что в черепе сохранился головной мозг! Прежде выводы о строении этого органа у мамонта основывались лишь на слепках внутренней полости черепной коробки и знаниях о мозге современных слонов. Поэтому важной задачей стало сохранение редкой находки для дальнейших исследований. «Целый месяц мозг Юки фиксировали в Якутске, а затем черепную коробку вскрыли и извлекли его, — рассказывает Евгений Николаевич Мащенко из Палеонтологического института РАН. — Важно было не повредить череп и при этом аккуратно достать мозг в твердой оболочке, поэтому трепанация продолжалась почти шесть часов. Череп мамонта имеет особые воздушные полости, облегчающие эту массивную конструкцию, вот и пришлось распилить кость 5-сантиметровой толщины». Как оказалось, мозг Юки, хотя и сохранил внешние признаки и форму, стал очень хрупким вследствие длительной мумификации в многолетнемерзлых породах. Ученые беспокоились, удастся ли вообще его вынуть и доставить его в Научно-исследовательский институт морфологии человека в Москве для дальнейших исследований. Почти двое суток ушло на дополнительную фиксацию и перевозку образца. В итоге удалось рассмотреть остатки проводящей системы переднего мозга и мозжечка мамонта, различить мозговые желудочки, гипофиз и другие структуры, невидимые без разрушения образца.
Следует еще раз напомнить, что, во-первых, такие термины, как «мягкие ткани», «клетки» и «органические молекулы», в применении к палеонтологии (кроме мерзлых мумий) не стоит понимать буквально, подобно тому как в химии термин «органическое вещество» совсем не подразумевает, что это вещество было произведено организмом или добыто из него. Речь идет о минеральных образованиях, замещающих или реплицирующих первично неминерализованные части тела с сохранением их формы, а иногда даже цвета и некоторых химических особенностей. Органические полимеры тоже являются минеральными образованиями, причем их структура более правильная, чем у некоторых неорганических минералов. Во-вторых, большинство хорошо сохранившихся организмов погибли, а не умерли своей смертью, причем погибли внезапно — в ледяной или смоляной ловушке, в полноводной реке (динозавры из Хелл-Крик), под пеплопадом (Херефордшир и Чжэхоль), в серных эманациях (лягушки Арагона), горячем растворе кремнезема (риниевая флора) или в подводном мутьевом облаке (кембрийские ла-герштетты). По этой причине захоронение тел произошло достаточно быстро, а осадочный покров надежно защитил останки от хищников и падалеядов, в считанные дни полностью уничтожающих любые трупы. Сам такой осадок служил хорошим упаковочным материалом, хотя мелкие организмы нужно было погрузить в смолу или «пересыпать» мельчайшими частицами, а для гигантских динозавровых костей годился и хорошо промытый речной песок, благодаря которому органика, запрятанная в костях, оказывалась в двойной оболочке. Плотная упаковка предотвращала доступ кислорода и тем самым мешала гниению (окислению), но позволяла совершать свою работу различным анаэробным бактериальным сообществам, которые производили полимеризацию органических молекул и/или садку минералов, создающих слепки. Минералы тоже образовывались не любые, а на основе тех элементов, которые изначально содержатся в любом теле — сера и железо (пирит), фосфор и кальций (апатит), железо, магний, калий и натрий (глинистые минералы). Недостающие компоненты добирались из окружающей среды — морской воды и минеральных растворов, циркулирующих в осадке.
Палеонтологическая летопись не сводится к одним лишь минеральным скелетам. Важно выяснить правила, по которым она «написана», и, конечно, не забывать об исключениях из правил. Занимается этим поиском особая наука — тафономия, буквально «законы погребения» (от греч. ταφος—погребение и νομος—закон). Отсюда, кстати, и выражение «тафономическое окно». Основоположником тафономии — науки, находящейся на стыке палеонтологии, геологии, геохимии и биохимии, стал в сороковые годы прошлого века палеонтолог и писатель Иван Антонович Ефремов. По его определению, «тафономия — это изучение перехода органических остатков из биосферы в литосферу». Эту мысль можно выразить и по-другому: тафономия — это изучение перехода от биологической сиюминутности в геологическую вечность.
Раннее промозглое утро. Шерлок Холмс и доктор Ватсон с трудом выбираются из Гримпенской трясины. Над болотом раздается душераздирающий вой. «Собака Баскервилей?» — в испуге вопрошает Ватсон. «Нет, — спокойно отвечает Холмс, вынимая изо рта трубку, — это сэру Чарлзу Баскервилю подали его овсянку к завтраку».
Тем, кто полагает, что подобная трактовка — не более чем ерничанье над произведением известного английского писателя в частности и над английскими традициями в целом, следует ознакомиться со следующим отрывком: «Но действительно ли наша пища была чрезмерно аскетичной? У нас была овсянка на завтрак, посоленная, без сахара; и молоко, чтобы запивать… Были тост и масло, но я никогда не получала на завтрак что-нибудь поострее, пока не попробовала бекон впервые в моей жизни… в почти десятилетнем возрасте. Правда, дважды в неделю нам в конце завтрака подавали один ломтик тоста, намазанный тонким слоем до крайности опасно роскошного Джема. Но, конечно, также без масла. Масло и Джем на одном и том же кусочке хлеба были бы неслыханной милостью — недостойной оргией». Так запомнилось последнее десятилетие XIX века в Кембридже Гвен Рэйврэт.
Рэйврэт была внучкой Чарлза Дарвина, а завтраки проходили вполне в традициях уходящей Викторианской эпохи. Однако этой традиции придерживались не все. Закрытые заведения, подобные кембриджским колледжам, имели достаточно средств, чтобы блюсти свои роскошные обеденные обычаи, сохранившиеся по сию пору. Тринити, Сент-Джонс и некоторые другие колледжи славны не только научными успехами, но и фирменными блюдами, недоступными обывателям.
Обычный день одного из простых кембриджских профессоров, аспирантов или студентов Сент-Джонса начинается с завтрака, который в 8 часов 30 минут предлагается в buttery {англ. кладовая или масленка — на выбор), скромной зале конца XVI века, с дубовыми столами, скамьями и панелями, украшенными портретами знатных джонианцев (Эразм Дарвин, Поль Дирак, Уильям Вордсворт). Никакой овсянки и в помине — паровые грибы, скворчащий бекон, подрумяненные сосиски, бобы, тушенные в томатном соусе, обжаренные цельные томаты, картошка во всех видах — жаренная хрустящими ломтиками, сваренная маленькими шариками или запеченная крупными клубнями в «жакете» (по-русски в мундире) — все нагромождается на солидных размеров тарелке. Сверху горку венчает яйцо, ярко-желтое — сопливое или слегка поблекшее — обжаренное с обеих сторон. Сок тут же выдавливают из особо понравившегося грейпфрута. Для любителей экзотики — в уголке скромно пылятся коробки с сушеными хлопьями, включая овсяные. Все оплачено студентами: и собственная пища, и профессорская. Отчасти дотируется колледжем за счет сдачи в аренду обширных землевладений. Нагрузил тарелку, присел на скамью, неспешно прочитал свежий номер «Таймс» или «Обсервер», запил соком — и в университет, кто читать, кто слушать.
В 11 часов ровно — «кофе-брейк» в холле или особой комнате факультета. Кофе, как и по всей Северной Европе, — невозможный, поэтому лучше довольствоваться чаем и общением с новейшими выпусками научных и научно-популярных журналов, выставленных тут же на стеллажах, и с коллегами. Главная тема утренних английских бесед — планы на ближайший ланч и обед, если выбор блюд в колледже не устраивает. Самое время также позвонить в лобби колледжа и предупредить о собственном присутствии на ланче и обеде, а также об од-ном-двух гостях, если таковые намечаются. Количество ланчей и обедов в неделю, а также гостей определяется «обеденными привилегиями» в соответствии со званием и заслугами. Можно посещать эти церемонии и чаще, но уже за плату.
12 часов 30 минут. Ланч в колледже подается для профессорско-преподавательского состава в гостиной XVI века. За стол все садятся подряд по мере прибытия, в «рабочей» одежде. Приборы уже на месте. Остается отодвинуть ненужное, если нет желания получить полный набор из первого («сметанный суп из пастернака с тмином»), второго («курица в лимонном соусе») и десерта (фермерский йогурт или клубника со сливками), а также известить прислугу о своих особых предпочтениях. Полагается перекинуться хотя бы парой слов с соседями слева, справа и напротив, поблагодарить за переданный тост и масло, предложить воду из серебряного кувшина…
Однажды — дело было в середине 90-х — моей соседкой оказалась румяная дама плотного, полевого, сложения. Определив во мне неофита, она тут же обрушила на меня неожиданный поток информации о всевозможных одноклеточных существах, настолько непохожих на все остальное, что они давно заслужили выделения в отдельное царство протоктистов, наряду с царствами прокариот (бактерий), растений, животных и грибов. Услышав название «протоктисты» вместо привычного «протисты» (простейшие), я поинтересовался у собеседницы, не знакома ли она с Линн Маргелис или Маргалис, которая пустила в оборот этот термин? (Я не знал, как правильно произносится эта фамилия.) «Маргулис, — поправила она, — это я». К тому времени ланч давно закончился, но согласно традициям колледжа, пока беседа не завершилась, никто пустого стола не покидал, а лишь бросал на нас недобрые, но понимающие взгляды.
Из монолога Маргулис мне особенно запомнился рассказ о каких-то слизевиках. Те то живут в виде свободно питающихся одноклеточных амеб, то сползаются в странном круговороте вместе и образуют либо подвижный плазмодий (то есть маленького, в пару миллиметров длиной, слизня), то нечто похожее на миниатюрный грибок…
Через несколько лет в начале неожиданно теплого сентября я сидел на крутом обрыве реки Юдомы, отделяющий Юго-Восточную Якутию от Хабаровского края, и разглядывал зеленоватые глинистые пласты: вся их поверхность была испещрена замысловатым узором, похожим на стопки тарелок, наваленные сумасшедшей судомойкой. Правда, «тарелки» были не более полусантиметра в диаметре и лежали на боку, так что виднелись одни ребра. Но длина «стопок» доходила до метра. Они извивались, сворачивались и чем-то напоминали следы роющих животных. Но следы никогда не пересекают друг друга (ведь там, где раз прополз, уже все съедено), не ветвятся (черви, разделившиеся и расползшиеся в разные стороны, бывают только в мультфильмах) и редко так сильно увеличиваются в диаметре. Так что это? Попадись мне нечто подобное в кембрийской толще, прошел бы мимо. Но кембрийские слои начинались в ста метрах выше пластов со следами, в ином измерении пространственно-временного континуума — через 10 миллионов лет. А в эдиакарском периоде, где я в тот момент пребывал, ко всему мало-мальски необычному следовало относиться с особым вниманием.
Эдиакарские следы Gaojiashania (длина 10 сантиметров); провинция Гуйчжоу, Китай; 550 миллионов лет. Северо-Западный университет Сианя (предоставлено Каем Яопинем)
Потому, набив очередной вьючник образцами, мы с Андреем Юрьевичем Иванцовым — одним из самых известных теперь исследователей венд-эдиакарских организмов из Палеонтологического института РАН — погребли вниз по речке. К тому времени наш словарь уже обогатился словом «дефолт», выскочившим из реанимированного новыми батарейками допотопного транзистора «Сони» первого постсоветского завоза. На подобные полупустые коробочки «заботливые» хозяева новой жизни выменивали у местных охотников соболиные шкурки (10 за 1 приемник).
Мы прикинули, что если приналечь на весла, то прежде очередного повышения цен можно еще успеть вылететь из Усть-Маи или хотя бы напроситься на какое-нибудь судно, шедшее до Якутска. Там, думали мы, придется как-то зарабатывать на жизнь и авиабилеты. Навигация заканчивалась… 350 километров от устья Юдомы до впадения Маи в Алдан были пройдены менее чем за неделю. Алдан встретил мощным встречным ветром. Надувная лодка парусила в обратном направлении, а брод в этом месте мощной сибирской рекой уже не предусматривался. Справиться с неожиданным препятствием помог случай. Поздним вечером на наш костер выскочила лодка, по пути обломав на галечнике лопасти винта. Изрядно нагрузившиеся напитками местного разлива, рыболовы-охотники закусили нашими макаронами, поинтересовались, где палатки, и, удивленные отсутствием оных, захрапели у мерцающих углей, пообещав утром перебросить нас в поселок. Старший из них, кому мешали уснуть два ружья под головой, каждые четверть часа вскакивал и вопрошал: «А ты меня не убьешь?» Успокоился он только после того, как я пообещал это сделать. Поутру винт был заменен, чай распит, и нежданные гости начали прощаться. «А в Усть-Маю?» — поинтересовался я. «Мы же не туда». — «А обещали?» — «Обещали? Тогда поехали!»
Странные юдомские окаменелости на десять лет попали в долгий ящик. Вспомнились они, когда в Университете Сарагосы «следопыт»-палеонтолог Хосе Антонио Гамес Винтанед показывал мне свою эдиакарскую коллекцию. «А такие ты видел?», — спросил его я, извлекая на свет фотографии с якутскими находками. «Нет, — ответил он, — но что-то похожее из эдиакарских слоев описали китайцы». В китайской работе мы обнаружили научное название гаочжиашания (Gaojiashania) и много иероглифов. Англоязычное резюме сообщало, что это, очень может быть, видимо, наверное, хотя мы точно и не знаем, скорее всего… какие-то водоросли, следы или животные. «Ну только грибы забыли упомянуть», — сказал я и вспомнил пламенную речь Линн Маргулис о слизевиках. Ведь они почти грибы, только ползающие…
Надо сказать, что за десять — пятнадцать лет, прошедших с кембриджской встречи и юдомской экспедиции, в биологических, включая палеонтологию, дисциплинах произошла настоящая техническая революция. Приборы нового поколения и методы исследования, подобные конфокальной микроскопии, лазерному трехмерному сканированию высоко'го разрешения и цифровому картированию, позволяют заглянуть в самые потаенные места окаменелостей.
В этот период молекулярные биологи начали свою конкисту против постулатов классической сравнительной анатомии. Получилось, что членистоногие — совсем не родственники кольчатых червей, а вместе с приапу-лидами и круглыми червями составляют ветвь Ecdysozoa (экдисозои, или линяющие животные); а брахиоподы не занимают промежуточное положение между первично-и вторичноротыми, но вместе с кольчецами, моллюсками, мшанками и прочими щупальцевыми образуют другую большую ветвь беспозвоночных — Lophotrochozoa (лофотрохозои). Таких результатов в середине 90-х добились группы молекулярных биологов под руководством Кеннета Халаныча из Обурнского университета в Алабаме, Анны Марии Агинальдо из Калифорнийского университета (Лос-Анджелес) и Владимира Вениаминовича Алешина из Научно-исследовательского института физико-химической биологии при МГУ. Лишь Deuterostomia (вторично-ротые) остались незыблемым бастионом сравнительной анатомии, хотя и к ним примостилась некая Xenoturbella, которую раньше помещали среди плоских червей.