До и после динозавров

Скелетные организмы заметны в породе и известны людям с доисторических времен. В Северной Америке живет племя индейцев, почитающее давно вымершего трилобита как тотем. Чертовы пальцы издревле пугали людей всей Европы. На самом деле они служили частью внутреннего скелета белемнита (родственник современного кальмара), а свое название получили от греческого «белемнон» (стрела). Раковины других ископаемых головоногих, аммонитов (названных в честь египетского бога Аммона, изображавшегося со спирально-свернутыми рогами), из-за своей скрученной формы прозваны у многих народов змеевиками. Они казались окаменевшим змеиным ядом и использовались для приготовления магических блюд.

Чуть более ста лет назад, пока сложная техника не стала обиходной, криптозойские слои представлялись «немыми». Заметная насыщенность более молодых слоев окаменелостями отразилась в научной литературе как кембрийский «взрыв» разнообразия организмов. Чарлз Дарвин посвятил знаменательному переходу от криптозоя к фанерозою раздел в своем непревзойденном научном труде. Согласно Ч. Дарвину, для развития любого вида требовалось значительное время. Он не мог смириться с внезапным и одновременным появлением представителей почти всех современных типов животных. Естествоиспытатель предположил, что осаждению древнейших кембрийских слоев предшествовал длительный этап в истории Земли. Тогда моря и наполнились плавающими, ползающими по дну или просто лежащими на нем созданиями. А затем он «спрятал концы в воду», точнее, в Мировой океан. Достаточная емкость для пород, которые должны были бы накопиться за столько времени, могла быть только на дне океана.

Теперь нам известно, что современные океаны являются относительно молодыми образованиями. Ничего древнее остатков первых морских ящеров на дне океанов нет. С другой стороны, на многих континентах были найдены непрерывные или почти непрерывные последовательности слоев, переходных от криптозоя к фанерозою. Великолепно представлены эти слои в Сибири, по берегам рек Лены и Алдана, где их открыли Всеволод Владимирович Хоментовский и Владимир Владимирович Миссаржевский. Они же доказали, что возникновение первых скелетных организмом было массовым и в геологическом масштабе времени — внезапным событием.

После Чарлза Дарвина и другие пытались решить проблему кембрийских организмов решительным образом. Предполагали, например, что они развивались в реках или на больших глубинах и освоили мелководные моря только в начале кембрийского периода. Но случилось как раз обратное. Сначала животные освоили морское мелководье. Далеко не от хорошей жизни они забрались в менее привлекательные во многих отношениях континентальные водоемы и океанические глубины. Туда их со временем вытеснили более совершенные соперники.

Позднее ученые обратили внимание на то, что в кембрийских породах не столько появились сколько проявились ранние представители современных типов животных (губки, моллюски, членистоногие, иглокожие, брахиоподы и многие другие). Случилось так потому, что эти самые ранние представители практически одновременно приобрели минерализованные (известковые, фосфатные или кремневые) скелетные покровы.

В большинстве скелеты состоят из карбоната кальция. Так, наверное, сложилось неслучайно. Без ионов кальция клетки не стали бы слипаться и многоклеточные организмы рассыпались бы, как кирпичная стена, сложенная без раствора. Без них клетки не могли бы двигаться, а мышцы сокращаться. Без них клетки не смогли бы «общаться» друг с другом. (Большинство органических молекул несут отрицательные заряды. Поэтому положительные, легкодоступные ионы кальция стали использоваться как носители информации.) Но избыток ионов кальция в клетке опасен сам по себе, как любая чрезмерность в еде или лекарствах.

Первые скелеты могли быть не чем иным, как свалкой кальциевого металлолома, обезвреженного углекислотой. То же верно и для фосфатного (точнее, карбонат-фосфатного) скелета. Без органических фосфатов, обеспечивающих накопление и передачу энергии, не выживет ни одно существо. Но излишки фосфата губительны для организмов, и подобно кальцию он выводится в скелет (как у позвоночных). Этот запас на черный день иметь нелишне. Впрочем, решение проблемы построения известкового скелета требует условий, несовместимых с возникновением фосфатного скелета. Поэтому «схимичить» с происхождением скелета не удается.

Несколько необычное расположение континентов на рубеже криптозоя и фанерозоя тоже не было оставлено без внимания. Материки тогда были сосредоточены в экваториальном поясе и залиты мелководными, но обширными морями. Подобные условия могли ускорить эволюцию. Суть происходящего — отнюдь не в теплом климате. В мелководных морях из-за неоднородности грунта, а также разницы солевого и температурного режимов нарушаются связи между отдельными группами особей одного и того же вида. Происходит сбой в обмене наследственной информацией. В итоге возрастает вероятность появления нескольких видов вместо одного старого.