ПАЛЕОНТОЛОГИЯ

Эволюция рыб. Хрящевые и костные рыбы. Геликоприоп, динихтис. Двоякодышащая рыба лепидосирен, кистеперая латимерия

«РАЗВЕДЧИКИ» ИЗ БУДУЩЕГО

Суров мир раннего палеозоя, породивший позвоночных. Куда более суров, чем мир Великого Ледника, когда-то увиденный глазами первобытного человека.

Солнце, ворвавшись в просвет облаков, то рассыпается на ослепительных гранях ледяных гор, то глохнет в шершавой поверхности выветренных базальтов.

Мертва Земля. Её черно-белый наряд лишь кое-где раскрашен пленками окислов.

Мертв воздух, где летают одни облака да хлопья вулканического пепла. Жив только океан.

К вечеру утихает рев рвущихся из-под ледника водопадов. Они уже не швыряют во взбаламученную воду гигантские скалы, не вздымают к самому небу столбы водяной пыли. Могучий прилив неслышно и быстро разбавляет холодную муть ледниковых потоков прозрачной и соленой водой океана. Коричневые ленты водорослей на подводных скалах дружно, как флюгеры, повернулись к берегу. Вода проносит сквозь них облака планктона, синеватые купола медуз, оранжевые пузыри граптолитов, разноцветные конусы и завитки наутилоидей, украшенные густой бахромой колышущихся щупалец.

Словно кораблик, терпящий бедствие, закружился в водовороте неуклюжий трилобит, суматошно взмахивая ножками-веслами. Как все его родичи, он плывет на спине, и в его выпуклых стрекозиных глазах тысячекратно повторяется мелькание камней, раковин и полипов, усеявших дно. Как было прежде и как будет всегда, море начало ежевечернюю атаку прибрежья и бросило на штурм его мириады своих обитателей. Через несколько часов, оставив на берегу груды разбитых раковин, шеренги волн покатятся обратно, унося раненых острыми камнями, обожженных холодом, отравленных страшной пресной водой.

Жизни не легко удержать эту фронтовую полосу, где все время меняются температура, соленость, течение и глубина. Но у жизни нет выбора. Она зажата на узком плацдарме между мертвой сушей и мертвой сероводородной бездной. Жизнь высылает разведчиков в обе стороны. Над отравленной зоной плывут яркие эскадры граптолитов, плывут понтоны водорослей с десантами полипов и моллюсков. А к берегу, сливаясь со скалами, жмутся толстостенные брахиоподы, забиваются под прибрежные камни плоские, как мокрицы, шипозадые трилобиты.

За отмелью, где близкое дно исчезло в глубине черной промоины, безвольную и беспорядочную толпу пленников прилива прорезал неожиданно четкий пунктир поблескивающих на солнце линий. Странные веретеновидные существа неслись бесшумными пологими скачками, чем-то похожими на полет вальдшнепа над вечерним лугом. Это были «крылатые щиты», а точнее — «гетеростраки», что значит «инопанцирные», наши далекие предки.

Не снижая хода, стая глотала планктон — густую окрошку из водорослей и рачков, оглушенных примесью пресной воды. Пресная вода, мгновенно разжижающая кровь и соки морских существ, не вредила предкам. Их внутренняя среда надежно ограждалась неустанной работой фильтрующих почек.

Вода прибрежья была даже защитой от хищных головоногих моллюсков, что во множестве населяли окраины материкового склона. Океан давно уже не был идиллическим пастбищем, где мирно паслись стада потребителей планктона.

Смутная вкрадчивая дрожь, едва различимая сквозь сутолоку многократных отражений прибоя, заставила вожака резко изменить курс. Повторяя маневр, стая метнулась к отмели, а из черного омута поднялось огромное и невыразимо мерзкое существо. Плоское, синевато-черное тело, покрытое грязными клочьями тины, покачивалось на многочисленных сизых ножках, составленных из десятков пухленьких члеников.

Гигантский ракоскорпион — смертоносная гадина прибрежной полосы — казался нежитью, и сходство это лишь усугублялось по-мертвому раскинутыми волосатыми клешнями и мертвыми оловянными глазами. Но его прыжок сквозь воду, вслед уходившей стае, был упруг и зловеще стремителен. Лишь способность вовремя распознать опасность но тончайшим колебаниям воды спасла на этот раз предков. Стая уходила над отмелью, унося в будущее свою генетическую программу — программу мгновенной реакции, железной закалки, безошибочного рывка мускулов, а также программу страхов, предчувствий и ночных кошмаров, в которых членистые клешни будут мерещиться их потомкам спустя полмиллиарда лет.

ВРЕМЯ РЫБ

Семьдесят миллионов лет длился ордовик, выделенный поначалу как буферная зона между кембрием и силуром. В два раза меньше времени приходится на долю мурчисоновского силура. Для неспециалиста периоды эти похожи как близнецы: почти те же кораллы — табуляты, почти те же головоногие — наутилусы, все так же ползут пучеглазые трилобиты, плывут граптолиты и разбойничают в прибрежных водах ракоскорпионы. Черные сланцы продолжают рассказ об отравленных сероводородом морях силура. То там, то здесь заметны следы ледников.

Но всего шесть находок позвоночных, не считая пропавшего старозуба, известно из ордовика, и тысячи — из силура.

Гипотеза американца Альфреда Ромера, не менее известного и авторитетного ученого, чем Эрик Стенше, похожа на средневековую легенду. Властелины древних морей, ракоскорпионы были жестокими гонителями кротких и миролюбивых предков позвоночных. Спасаясь от врагов, некоторые прародичи спрятались в песок, сторонясь борьбы и света. Они сохранили жизнь, но так и остались ничтожными ланцетниками, бледными, прозрачными тенями прошлого. Другие научились хорошо плавать и ушли на самые окраины обитаемой Вселенной, туда, где смешивалась живая вода моря с мертвой водой ледников и дождей.

Они «изобрели» почки, наружный скелет, усложнили мозг и органы чувств. Но ракоскорпионы неумолимо шли по их следам. Скоро все пассивные средства защиты были исчерпаны, и тогда эволюция, как добрый волшебник, подарила им чудесное оружие. Передние жаберные дуги — внутренняя опора дыхательных мешков — превратились в челюсти. А зубы — защитные колючки на панцирях — уже были, их нужно было только развивать и увеличивать в размерах. Сколько времени заняло это волшебство — сотни тысяч лет или даже долгие миллионы, пока неизвестно. Но известен результат: целые легионы позвоночных.

Здесь новые семейства, новые отряды, новые классы. Поначалу кажется, что ничего не изменилось. Те же жесткие панцири покрывают тело, те же жесткие шипы-крылья торчат в стороны, и те же маленькие глаза смотрят в узкие прорези. В результате ученые долго путали панцирных бесчелюстных и панцирных рыб. Ошибку обнаружил все тот же терпеливый ювелир Стенше. Под костными панцирями он нашел не только челюсти и жабры, но и усложненный мозг акулы. Это были уже не «крылатые щиты», а «крылатые рыбы» птерихтисы и артродиры — «членистые фурии». Теперь бежать и спасаться пришлось уже ракоскорпионам и всей их родне.

Четыреста миллионов лет назад опасными врагами древнейших позвоночных животных были ракоскорпионы — огромные членистоногие, достигавшие в длину трех метров! Некоторые из них были вооружены не только дробящими клешнями, но и ядовитым хвостовым шипом. Ракоскорпионы жили в тех же опресненных прибрежьях, что и первые позвоночные.

Добычу они подстерегали, укрывшись в засаде. В самом конце палеозоя, в пермскую эпоху, ракоскорпионы вымерли, но еще задолго до этого они дали начало ветви наземных скорпионов. Эта группа членистоногих чрезвычайно разнообразна и по облику и по образу жизни. Среди ракоскорпионов уже встречаются формы, приспособленные к земноводному существованию, способные длительное время передвигаться по суше.

Было бы неверно думать, что панцирные бесчелюстные превратились непосредственно в панцирных акул и что конечным результатом этого превращения была месть своим угнетателям. Нет. Все было проще и, одновременно, сложнее. В непрестанной борьбе за жизнь бесчелюстные уже к началу силура расселились по всей Земле, стали многочисленными и разнообразными. Некоторые из них продолжали идти по уже проторенному пути «крылатых щитов», увеличивая прочность панциря и размеры тела. Другие пошли по пути экспериментов, отказались от реактивных двигателей и приобрели привычный для нас облик рыбы и мелкую чешую. Третьи перешли к скрытому, придонному существованию.

В конечном счете, именно способность легко менять облик, привычки и образ жизни и сделали позвоночных «разведчиками будущего».

В разнообразии путей эволюции, в фейерверке «изобретений» древнейших позвоночных, которые оснастились даже электрической машиной для борьбы с ракоскорпионами, на время затерялась ниточка, ведущая к наземным животным. А именно на этой незаметной тропинке и совершались величайшие события в истории позвоночных.

Животные приобрели челюсти и зачатки будущих лап, крыльев, ног, рук — словом, парных конечностей.

Самые древние челюстноротые, которых мы находим в силуре, называются акантодами. «Акантода» по-гречески значит «отвратительная колючка». И видом и размерами эти ощетинившиеся острыми шипами рыбки похожи на ерша. Челюсти их были еще малы и слабы, зато конечностями природа одарила их в избытке. Позади грудных плавников, которые соответствуют нашим рукам, располагалось еще четыре-пять пар конечностей. И если бы эволюция в дальнейшем не отбросила эти избыточные варианты, то по Земле сейчас бегали бы восьми- и двенадцатиногие чудовища, а люди выглядели бы как танцующий Шива древнеиндийских легенд. Этого не случилось, и акантоды так и остались единственными «многоногими» в истории позвоночных. Но главное, они или их близкие родичи дали начало всему многообразному племени рыб.

Именно в силуре появились два могущественных клана позвоночных, которые и сейчас остаются властелинами вод. Это хрящевые и костные рыбы. Считается, что хрящевые навсегда сохранили примитивный хрящевой череп и позвоночник. Костные же приобрели и усовершенствовали легкий и прочный костный скелет. Но это не главное и даже не первичное различие между ними. Ведь самые древние акулообразные рыбы имели и костный панцирь и черепное окостенение, хотя по всем деталям строения они отличались от костных рыб гораздо сильнее, чем отличаются птицы от летучих мышей. За этими различиями ясно читается другая судьба, другой путь, навсегда отделивший наших костных предков от стремительных покорителей океана.

Мы уже говорили о том. что челюстноротые позвоночные возникли в переменчивых водах прибрежья, там, куда ракоскорпионы загнали их беспомощных прародителей.

Теперь, став сильными и независимыми, они могли выбирать место жительства.

Большинство акулоподобных вновь начали завоевывать моря. А костные рыбы, среди которых были и наши предки, через лагуны, лиманы и прибрежные озера постепенно двинулись в глубь континента.

Путь в море был проще. Плотная соленая вода хорошо держит тело. Кругом безбрежный простор. Была бы пара плавников-крыльев да крепкий хвост — плыви куда хочешь! Дышать всегда легко. Тут сойдут любые, даже самые плохонькие жабры. И можно расти и расти. В море достаточно места для исполинов и пища для них всегда найдется. И хотя акулоподобные не брезговали ни моллюсками, ни придонными растениями, все же они непременно стремились приобрести форму живой крылатой торпеды. Как мы видим сегодня, они вполне преуспели на этом пути, сохранив притом первобытную простоту устройства.

Но в море были и свои трудности. Ведь любой гигант в младенчестве — крошка. А в море всегда были любители рыбьих детенышей. Медузы, актинии и раки наносили и наносят большой ущерб поголовью мальков. Вот поэтому акулоподобным с самого начала пришлось позаботиться о потомстве. Одни из них приспособились откладывать не икру, а огромные плоские яйца с крепкой роговой скорлупой. Из такого яйца сразу вылуплялись вполне солидные рыбы, которые не всякому оказывались по зубам.

Другие акулоподобные вообще перешли к живорождению. Они оказались первыми, кто пошел по этому пути защиты своего потомства. Потом по нему же пойдут и высшие позвоночные.

Путь костных рыб был сложнее. Они жили в прибрежье, среди отмелей, скал, камней, во взбаламученной воде. Разгоняться здесь было негде. Здесь нужна ловкость, поворотливость. И неумолимый отбор способствовал развитию подвижных плавников-весел. В мутной воде, часто перегретой, дышать было не просто. Именно поэтому возникает и усовершенствуется их дыхательный вентилятор — жаберная крышка. Но пожалуй, самым главным «изобретением» костных рыб был плавательный пузырь.

Геликоприоп и гигант динихтис — представители ветви хрящевых рыб — жили в разное время, но одинаково знамениты. Панцирноголовый динихтис был самым большим и сильным хищником девонских морей. Его длина превышала десять метров.

Челюсти динихтиса, подобные ковшу экскаватора, представляли собой зазубренные дуги из твердого дентина, а передняя часть туловища была защищена жестким панцирем. От геликоприонид, населявших моря в конце каменноугольной и начале пермской эпох, сохранились только странные «дисковые пилы» — зубные спирали. Академику Карпинскому удалось доказать, что это загадочное образование украшало конец рыла хрящевых рыб, близких к химерам, и служило оружием в поединках.

Акула тяжелее воды. Она летит в воде, опираясь на широкие плавники, как самолет на крылья. Минутная остановка, и акула неизбежно начинает опускаться на дно. Но остановки эти ей не нужны, потому что добычу свою она ловит на ходу. А вот костной рыбе часто приходится останавливаться. То она срывает улитку со стебля водоросли, то вытаскивает из норки червяка или отыскивает проход между камней. Поэтому костной рыбе выгоднее быть легкой, как дирижабль. Тут ей и понадобились надутые воздухом пузыри. Они развились из задней пары жаберных мешков. «Изобретение» оказалось очень удачным. Пузыри помогли не только плавать, но и дышать. Именно они впоследствии стали нашими легкими.

Из числа костных рыб самыми приспособленными к прибрежной жизни оказались кистеперые. У них были ловкие мускулистые плавники, похожие на лапки, и большие плавательные пузыри-легкие. Они-то и двинулись по водным путям в глубь суши.

«Молчат гробницы, мумии и кости…» — писал некогда Валерий Брюсов, и даже самый ревностный палеонтолог знает, что в печальных этих словах заключена изрядная доля правды. Как были устроены пузыри-легкие кистеперых? Как сердце и сосуды обеспечивали работу двух независимых органов дыхания? Эти и другие подробности начала пути наших предков, наверное, остались бы тайной, если бы не дожившие до наших дней свидетели-ветераны. Тогда, в середине палеозоя, не одни кистеперые двинулись в глубь континентов по опасным дорогам рек, озер и болот. Вместе с ними шли двоякодышащие, очень похожие на кистеперых. У них были такие же мясистые плавники-лапы, такой же смешной хвост с кисточкой на конце, такие же пузыри-легкие. Не было только зубов. Их заменяли ребристые зубные пластинки, немного похожие на протезные челюсти, но весьма удобные для раскусывания любой растительной и животной пищи. Остатки таких рыб часто находили в древних слоях вместе с кистеперыми. И одну из первых двоякодышащих рыб выкопали и описали в 1825 году уже знакомые нам Мурчисон и Седжвик. Но им и в голову не пришло, что подобные рыбы еще живут где-то на Земле.

Впрочем, зоологи, изловившие десять лет спустя в болотистых джунглях Южной Америки чешуйчатое мяукающее создание, тоже не догадались, что в их сетях барахтается «живая окаменелость», современная двоякодышащая рыба лепидосирен, что по-русски значит «чешуйчатая сирена».

Огромная важность «живых ископаемых» стала очевидной лишь после работ Дарвина. Многим казалось, что двоякодышащие и есть предки наземных позвоночных. Тогда-то и началась полная удач и разочарований эпопея поисков живых свидетелей прошлого.

Легочных рыб-амфибий нашли в Африке, потом в Австралии. Они многое рассказали ученым о жизни и облике далеких предков. Но сами они не были предками. Выяснилось, что их сложная жевательная пластинка никогда и ни при каких обстоятельствах не могла превратиться в настоящие зубы. Предками были кистеперые, но они, увы, давно вымерли.

И вдруг — неслыханная, фантастическая удача! Случайный невод у берегов Южной Африки, как сказочную золотую рыбку, вынес на берег «старину-четверонога» — кистеперую латимерию. Но в руках ученых оказалось лишь жалкое чучело, которое ничем не лучше ископаемых остатков. Сотрудники провинциального музея не догадались, да и не сумели бы сохранить самое главное — мозг, внутренности, мягкие ткани.

А потом — долгие годы тщетных поисков и разочарований. Лишь один человек был исполнен оптимизма и не переставал надеяться.

Но даже этот человек, профессор Смит, наверное, не мог представить себе, что только через тринадцать лет он потрогает ящик с вновь обретенной латимерией и что при этом он будет трястись в кабине военного самолета, с ужасом ожидая погони истребителей.

Если вы еще не читали книгу Смита «Старина-четвероног», захватывающую историю драматических поисков латимерии, то попросите ее в библиотеке. Право же, она стоит многих детективных романов!

Изучение «живых ископаемых» продолжается и сейчас. Свидетели-ветераны отвечают на вопросы, которые не задашь окаменелостям. Совсем недавно биологи измерили содержимое наследственной ДНК в клетках двоякодышащих. Оно оказалось почти в тысячу раз больше, чем в хромосомах других рыб, млекопитающих и человека. В тысячу раз больше, чем нужно для сохранения и передачи нормальной генетической информации. Некоторые биологи думают, что именно в этом секрет удивительного постоянства «свидетелей», изменить которых не сумело даже всемогущее время.

Впрочем, в хромосомах единственной ныне живущей кистеперой рыбы, латимерии, нормальное количество ДНК, а ведь она тоже не слишком далеко ушла от своих предков.

Наука продолжает опрос свидетелей, мы с вами вернемся к моменту, когда разошлись пути водных позвоночных, хрящевых и костных рыб.

Вряд ли расставание их было по-родственному мирным. Ведь древние кистеперые рыбы были очень небольшими, всего сантиметров 30 в длину, а среди акулоподобных панцирных рыб уже появились страшные хищники — артродиры.

Во всех учебниках палеонтологии это название, образованное из двух древнегреческих слов, переводится как «членистошейные», или «суставчатошейные». И действительно, тяжелая, будто склепанная наспех из листовой брони, голова этой рыбы сочленялась с туловищным панцирем особым суставом. Но название этой рыбы можно перевести и совсем по-другому. Греческие слова «дейре» — шея и «дире» — фурия, богиня мести, пишутся одинаково. Так вот, пожалуй, второе значение как нельзя больше подходит к артродирам. Сами боги Греции, решись они отомстить ракоскорпионам и спрутам за всех съеденных ими позвоночных, не смогли бы принять более грозного облика. Ни раньше, ни после море не видело ничего похожего на эти бронированные громады с экскаваторными ковшами вместо головы. Эти чудовища (динихтис — десятиметровой, а титанихтис — тринадцатиметровой длины) ели, конечно, не только скорпионов. Так что в морском прибрежье сложилась очень напряженная обстановка. Ракоскорпионы теснили последних бесчелюстных. Кистеперые теснили скорпионов и бесчелюстных, а «фурии» — всех вместе.

Впрочем, случилось это уже в следующем периоде палеозойской эры — в девоне.