Похождения видов. Вампироноги, паукохвосты и другие переходные формы в эволюции животных - Андрей Юрьевич Журавлёв
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Сегодня, конечно, нельзя обойтись без приборов для элементного анализа окаменелостей и вмещающей породы. Изучение биомаркеров и рамановская спектроскопия помогут разобраться с разного рода органическими веществами: что свое, что наносное (сформировалось в результате деятельности сапрофагов сразу после гибели организма или миллионы лет спустя). Разного рода минералогические исследования дадут представление о степени сохранности скелета и его первичном составе (рис. 6.5). Катодолюминесцентный анализ выделит остатки организма на фоне вмещающей породы, даже если они почти невидимы, и покажет ткани разного состава, если они есть (рис. 6.6). Конфокальная микроскопия очертит микрорельеф. Карта распределения элементов в сочетании с компьютерной томографией подскажет, где ткани и органы сохранились в виде органических пленок, а где заместились разными минералами (рис. 6.7).
Так, с момента открытия археоптерикса в 1861 г. велись споры о подделке первого и долгое время единственного его экземпляра. Сегодня, когда число образцов «древнекрыла» перевалило за десяток, а видов пернатых полудинозавров-полуптиц – за сотню, сам факт подделки не так уж и важен, но все-таки любопытно… И да поможет нам синхротронная рентгеновская флюоресценция, которая выявляет в породе присутствие элементов даже в мизерных концентрациях: под действием рентгеновских лучей высоких энергий атомы разных элементов начинают испускать световые волны – флюоресцировать, каждый в своем диапазоне. Сканируем в рентгеновском спектре весь образец, предварительно закрепив его на подвижной платформе, и получаем карту спектрограмм. Кальция много во вмещающей породе – морском известняке, когда-то накопившемся в обширной лагуне. Высокие концентрации цинка четко обрисовывают каждую косточку животного; фосфор накопился в перьевых стержнях и бородках. Эти мельчайшие структуры, которые, сцепляясь, превращают опахало пера в единую плоскость, пригодную для полета, без использования подобной аппаратуры вообще не были различимы. А молибден, сосредоточенный в минералах, образовавшихся по трещинам в породе, показывает, что это не швы от склейки, а древние образования. Все у археоптерикса свое, всамделишное.
Даже расцветка оперения определима. Лет 20 назад это высказывание показалось бы еретическим: в главе о цвете из «Энциклопедии динозавров» знающие специалисты Майкл Райан и Энтони Расселл из Университета Калгари с грустью отмечали: «Динозавры, вероятно, использовали цветовые узоры… но который из видов какие признаки имел, возможно, никогда не будет известно с определенностью»[36]. Современная наука может и это, хотя далеко не всегда и не везде. О цвете ископаемых организмов написаны сотни исследований, и это только начало. Проще всего с мумиями ледникового периода: у них можно найти даже гены, ответственные за окрас шерсти, и выяснить, например, что мамонты были немного похожи на неандертальцев, поскольку имели сходный аллель гена «рыжести» (рис. 6.8).
Все прочие цветовые вариации по большей части ограничены лагерштеттами, где у окаменелостей сохраняются клеточные структуры. В данном случае микроскопические (от 200 до 900 нм) пигментные тельца – клеточные органеллы меланосомы, содержащие меланин (рис. 6.9а). Именно меланин является основным пигментом позвоночных, поскольку необходим также для защиты от ультрафиолетового излучения и активных форм кислорода. (Вторые по распространенности – красно-желто-оранжевые каротиноиды, окрашивающие шкуру и перья тех, кто, например, ест много креветок или морковки, поскольку, в отличие от меланина, они попадают в организм позвоночного только с пищей.) Поскольку меланин должен быть устойчив, очень живучи и его молекулы: они плохо растворимы даже в щелочах и кислотах и сохраняются до 300 млн лет.
По размеру меланосом можно определить, преобладали в окрасе животного черные или рыжие тона, а по их распределению – были ли, например, перья переливчатыми, как у колибри. Радужное оперение создается структурными цветами, которые возникают при преломлении и отражении лучей от полых уплощенных меланосом, уложенных правильными слоями. (Теми же оптическими законами разложения белого света при многократном отражении от разных поверхностей обусловлена переливчатая окраска насекомых, которая тоже сохраняется в «веках» – по крайней мере, на 100–120 млн лет, если преломляющие свет чешуйки или ребрышки остались на месте; рис. 6.9б.) Так, четырехкрылый микрораптор был, на наш взгляд, черен. Однако не будем забывать, что, в отличие от птиц и динозавров, мы не можем похвастаться хорошим цветовым восприятием. У нас зрение трихроматическое (мы видим красный, синий, зеленый пики световых волн и их производные), у них – тетрахроматическое (с добавлением ультрафиолетового), к тому же усиленное особыми фильтрами (масляные капли в глазах). Поэтому микрораптор в глазах его партнерши выглядел не хуже павлина, а до наших узких зрительных возможностей динозаврам и птицам «ультрафиолетово». Наличие пигментных сгущений укажет на защитную полосатую или пятнистую окраску и позволит заключить, что в меловом периоде даже многометровые, закованные в броню панцирные динозавры не чувствовали себя в безопасности (рис. 6.9в). А изучение цвета пингвиньих перьев показало, что эти птицы не сразу приобрели свои благородные черные фраки: первые пингвины, появившиеся около 60 млн лет назад, были бурыми. Почернели они оттого, что научились плавать. Как это связано? Очень просто: в черных перьях меланосомы образуют гладкие, укрепленные кератином поверхности; гладкими становятся и сами перья, что снижает лобовое сопротивление воды при стремительном движении сквозь ее толщу.
Изучая странные особенности разных внутренних органов, даже если от самих органов, казалось бы, ничего не осталось, палеонтологи заметили, что в них есть меланины, которые еще в живом организме накапливали металлы, причем разные. Получилось, что, составляя карту распределения металлов в окаменелости, можно понять, где у нее располагался кишечник, где кровеносные сосуды и даже нервная система с мозгом. Конечно, все это возможно только при изучении лагерштеттов, которых на сегодняшний день найдено немало: более 700 для отложений возрастом 600 млн лет и моложе.
Если определение прижизненного окраса вымерших животных перестало быть чем-то из ряда вон выходящим, то выяснить, как звучало время, непросто: «ископаемые звуки» исключительно редки. Например, на левом надкрылье полосатого среднеюрского кузнечика архабойлуса музыкального (Archaboilus musicus) из Внутренней Монголии сохранился «смычок» – зазубренная стридуляционная жилка. Трение «смычка» о зеркальце на правом надкрылье – прозрачную перепонку, окруженную толстой жилкой, – и производит звуки. Сделав копию древнего инструмента (благо надкрылье оказалось большим – 7,2 см длиной), палеонтологи и биоакустики воспроизвели стрекотание, звучавшее 165 млн лет назад. В современном мире этот кузнечик привлек бы внимание и сверчков противоположного пола: он использовал спектр звуков, общий для предков и тех и других.
Даже не столь хорошо сохранившиеся надкрылья насекомых, клешни
