Эра млекопитающих. Из тени динозавров к мировому господству

Впервые за много лет солнце пробилось сквозь мглу. От серых туч, бросавших на землю тень, все еще веяло дымом. Земля внизу являла картину разорения. Повсюду грязь и ил — пустошь без единого пятнышка зелени и каких-либо красок. В воздухе повисла тишина, которую нарушало лишь бурление реки, запруженной палками, камнями и продуктами разложения.

На берегу реки лежал скелет животного. Мяса и жил на нем давно не осталось, кости приобрели грязно-бежевый оттенок. Распахнутые челюсти словно в беззвучном крике, вокруг рассыпаны выбитые зубы. Каждый величиной с банан, с острыми, как лезвие ножа, краями — смертоносное оружие, с помощью которого чудовище когда-то расчленяло свою добычу и сокрушало кости.

Некогда это был тираннозавр рекс (Tyrannosaurus rex), тиран-ящер, король динозавров, гроза целого континента. Теперь весь его вид прекратил существование. И казалось, мало кто уцелел.

Вдруг где-то внутри громадины тихонько зашуршало. Попискивание, топоток. Между ребрами тираннозавра высунулся крохотный носик — осторожно, опасливо. Усики задрожали в ожидании угрозы, но ее не оказалось.

Пора выходить из укрытия. Существо выпрыгнуло на свет и засеменило по костям.

Меховой лупоглазый зверек, с крысиным хвостиком и пастью, полной зубов, похожих на горную гряду, был совершенной противоположностью тираннозавру.

Ненадолго остановившись почесать шерсть на загривке, он повел ухом и помчался дальше на четвереньках. Лапки у него располагались прямо под туловищем, он бежал быстро и целеустремленно. Вскарабкался по ребру вверх и по позвоночнику пробрался к черепу динозавра.

Там, у глазницы, откуда глаз тираннозавра когда-то обозревал стада трицератопсов, пушистый шарик остановился. Он оглянулся на ребра скелета и издал пронзительный писк.

Из брюха гиганта выскочил десяток пушистых шариков еще меньше. Они побежали к своей матери и присосались к ее животу, чтобы позавтракать молоком. Это были их первые минуты на поверхности.

Мать кормила детенышей и смотрела на солнечный свет. Мир теперь принадлежал ей и ее роду. Век динозавров ушел, завершившись огненной астероидной катастрофой и долгой темной глобальной ядерной зимой. Теперь Земля оправлялась от ран. Начался век млекопитающих.

Примерно 66 млн лет спустя на том же месте стояло, размахивая киркой, другое млекопитающее. Сара Шелли была моей первой аспиранткой, когда я начал преподавать палеонтологию в Эдинбургском университете в Шотландии. Мы находились на раскопках в Нью-Мексико и искали кости, зубы и скелеты, которые помогли бы нам понять, как млекопитающие пережили динозавров и падение астероида, как они завладели миром и стали теми мохнатыми зверями, которых мы знаем, любим, а порой боимся.

Млекопитающие — самые обаятельные и любимые существа на планете (при всем уважении к рептилиям, птицам и еще восьми с лишним миллионам видов животных, которые млекопитающими не являются). Возможно, дело просто в том, что многие млекопитающие милые и пушистые, но отчасти, я думаю, и в том, что, по сути, мы сами к ним относимся и узнаем в них себя. Вот погоня гепарда за газелью на телеэкране под сладкозвучный комментарий Дэвида Аттенборо к разворачивающейся драме. Вот на обложке журнала о природе выдра-мать играет с детенышами. Вот слоны и бегемоты, глядя на которых каждый ребенок начинает умолять родителей отвести его в зоопарк; а находящиеся под угрозой исчезновения панды и носороги затрагивают струны нашего сердца, тогда как многие другие призывы к благотворительности могут нас раздражать. Лисы и белки, прижившиеся в наших городах, олени, осаждающие пригороды. Киты, чьи туловища длиннее баскетбольной площадки, появляются из бездны, чтобы выдохнуть в небо фонтан на высоту нескольких этажей. Летучие мыши-вампиры, пьющие кровь в самом буквальном смысле, львы и тигры, от которых мурашки по коже. Наши ласковые питомцы из кошачьих или собачьих, а подчас и более экзотические. Для многих из нас еда — это говяжьи бургеры, свиные сосиски, бараньи котлеты на косточке. И конечно, мы сами. Мы — млекопитающие, такие же, как мыши или медведи.

Пока дикобраз укрывался от дневной жары Нью-Мексико в дупле тополя, а в отдалении слышался писклявый лай луговых собачек, Сара орудовала киркой. От каждого удара по камню поднимались клубы зловонной, пахнущей серой пыли. Всякий раз ей приходилось ждать, пока пыль осядет, чтобы увидеть, не преподнесла ли земля что-нибудь интересное. Уже целый час каждый очередной удар обнажал только породу. Но вот еще один хлопок — и проступило нечто оформленное, другой фактуры, другого цвета. Она опустилась на колени, чтобы взглянуть. И издала победный клич — такой громкий и непосредственный, что я не могу воспроизвести его в печати.

Сара нашла окаменелость. Это было ее первое значительное открытие за время учебы.

Я кинулся осмотреть ее находку, и она протянула мне комплект челюстей, сросшихся на концах[1]. Зубы были покрыты гипсом, и, когда они сверкнули под солнцем пустыни, я увидел, что впереди расположены острые клыки, а позади — большие жевательные коренные зубы. Млекопитающее! И не просто млекопитающее, а один из тех видов, которые унаследовали престол от динозавров.

Мы радостно хлопнули друг друга по рукам и вернулись к работе.

Найденные Сарой челюсти принадлежали виду пантолямбда (Pantolambda), и это был крупный зверь, размером с шетлендского пони. Он жил всего парой миллионов лет позже вымирания динозавров, через несколько поколений после того, как малютка-мать из моей выдуманной, но правдоподобной истории выглянула из грудной клетки тираннозавра. Пантолямбда же была значительно крупнее любого млекопитающего, сосуществовавшего с тираннозавром или бронтозавром (Brontosaurus). Некоторые из тех робких созданий — не крупнее барсука — пережили падение астероида благодаря своим мелким размерам и приспособляемости и внезапно оказались в мире без динозавров. Они росли в размерах, мигрировали, диверсифицировались и вскоре стали образовывать сложные экосистемы, вытеснив динозавров, господствовавших на Земле более 100 млн лет.

Наша пантолямбда жила в джунглях на краю болота (вот почему породы, в которых она оказалась погребена, скверно пахли). Она была самым большим травоядным в этих природных условиях. Когда она, пообедав листьями и стручками, заходила в прохладную воду, она видела и слышала вокруг себя множество других млекопитающих. Над головой акробаты размером с котенка карабкались по веткам, хватаясь цепкими ручками. На краю болота уродцы с мордами гаргулий зарывались в грязь, выкапывая когтями питательные корневища и клубни. На более разреженных участках леса изящные балерины скакали по лугам на своих копытцах. А между тем в густых субтропических травах палеоценовых джунглей таился ужас: высшие хищники, похожие на массивных собак, с зубами, разрывающими плоть.

Вымирание динозавров обеспечило этим млекопитающим — в древнем Нью-Мексико и по всему миру — возможность занять лидирующие позиции. Но история млекопитающих началась гораздо раньше. Они — или, вернее, мы — в действительности возникли в то же время, что и динозавры, более 200 млн лет назад, когда вся суша была собрана в единый суперконтинент с пышущими жаром обширными пустынями. У этих первых млекопитающих была еще более древняя родословная, восходящая к влажному царству каменноугольных болот, где около 325 млн лет назад линия млекопитающих отделилась на эволюционном древе от линии рептилий. В течение этих необозримых отрезков времени на геологической шкале у млекопитающих развились их фирменные признаки: шерсть, острые слух и обоняние, крупный мозг и высокий интеллект, быстрый рост и теплокровность, характерный порядок зубов (клыки, резцы, предкоренные, коренные) и, конечно, молочные железы для выкармливания детенышей молоком.

В результате этой долгой и богатой эволюционной истории появились современные млекопитающие. Ныне вместе с нами в мире живут свыше 6000 видов млекопитающих — наших ближайших родственников среди миллионов когда-либо живших видов. Все современные млекопитающие принадлежат к трем группам: яйцекладущие однопроходные (утконос), сумчатые (кенгуру и коалы, которые растят очень мелких детенышей в наружных сумках) и плацентарные вроде нас, рожающие достаточно развитых детенышей. Но эти три типа млекопитающих — лишь немногие выжившие представители некогда пышного родословного древа, ветви которого подрезали время и массовые вымирания.

В различные прошлые эпохи существовали легионы саблезубых хищников (не только знаменитые тигры, но и сумчатые превращали свои клыки в колющее оружие), ужасных волков (это научное название. — Прим. пер.), гигантских шерстистых слонов и оленей с огромными до нелепости рогами. Когда-то жили носороги-великаны, у которых не было рогов, зато были длинные шеи, позволявшие им ощипывать листья с вершин деревьев, чтобы прокормить свою почти двадцатитонную тушу, — млекопитающие аналоги бронтозавров, самые крупные в истории наземных зверей. Многие из этих ископаемых млекопитающих знакомы публике: они стали символами первобытной эпохи, звездами мультфильмов и экспонатами всякого уважающего себя музея естествознания.

Но еще более удивительны некоторые из вымерших млекопитающих, никогда не попадавшие в звезды поп-культуры. Когда-то на Земле обитали малюсенькие млекопитающие, парящие в воздухе над головами динозавров, и другие — поедавшие на завтрак юных динозавриков, броненосцы величиной с «фольксваген», ленивцы такого роста, что легко могли бы сверху класть баскетбольный мяч в корзину, и «звери-громовержцы» с боевыми рогами метровой длины. Были чудики под названием «халикотерии», с виду похожие на богомерзкий гибрид лошади и гориллы, — они ходили, опираясь на костяшки пальцев, и притягивали к себе длинными когтями ветки деревьев. До стыковки с Северной Америкой Южная десятки миллионов лет оставалась изолированным континентом и была приютом целого семейства фантастических копытных, чья франкенштейновская смесь анатомических признаков озадачивала Чарльза Дарвина — и чьи истинные родственные связи с другими млекопитающими прояснились лишь недавно благодаря ошарашивающим открытиям древних ДНК. Слоны когда-то были ростом с карликового пуделя, по американским саваннам бегали верблюды, лошади и носороги, а киты в прошлом обладали ногами и умели ходить.

Несомненно, история млекопитающих гораздо богаче, чем их сегодняшний мир, и выходит далеко за пределы вопросов происхождения нашего вида и миграций человека за последние несколько миллионов лет. Всех этих удивительных млекопитающих, о которых я только что говорил, вы встретите на страницах этой книги.

Мой путь в науке начался с изучения динозавров. Я вырос на Среднем Западе и больше всего увлекался тираннозаврами; так я поступил в колледж, защитил диссертацию и занял нишу специалиста по динозаврам. Несколько лет назад я рассказал историю эволюции динозавров, от их скромных предков до апокалиптического вымирания, в своей книге «Время динозавров»[2] (The Rise and Fall of the Dinosaurs, 2018). Я не разлюблю динозавров и собираюсь изучать их и дальше. Но с тех пор как я переехал в Эдинбург и стал преподавать, я начал отклоняться от курса. Может быть, это логично: после изучения вымирания динозавров мною завладел интерес к тому, что случилось потом. Я увлекся млекопитающими.

Порой меня спрашивают почему. Все дети мечтают о том, как вырастут и будут откапывать динозавров, так зачем заниматься чем-то еще? И почему именно млекопитающими? Мой ответ прост: динозавры великолепны, но они — не мы. А история млекопитающих — это наша история, и, изучая наших предков, мы сможем понять глубинную природу самих себя. Понять, почему мы именно так выглядим, растем, ухаживаем за своим потомством, почему у нас бывают боли в спине и почему, сломав зуб, мы нуждаемся в дорогостоящих услугах стоматолога, почему мы способны размышлять об окружающем мире и настолько влиять на него.

А если этих доводов недостаточно, подумайте вот о чем. Динозавры порой бывали огромными, величиной с «Боинг-737». Крупнейшие млекопитающие — синие киты и родственные виды — бывают даже больше. Представьте себе мир, где млекопитающие вымерли и все, что осталось в нашем распоряжении, — это их ископаемые костные остатки. Без сомнения, они были бы столь же популярны и узнаваемы, как динозавры.

Новые знания об истории млекопитающих поступают к нам с головокружительной скоростью. Сейчас находят больше ископаемых остатков млекопитающих, чем когда-либо в прежние времена, и у нас есть возможность изучать их с помощью целого арсенала методов — компьютерной томографии, мощных микроскопов, программ компьютерной анимации, — чтобы получить представление, как эти животные жили, дышали, двигались, питались, размножались, эволюционировали. Мы даже можем извлечь ДНК из некоторых ископаемых остатков — например, тех странных млекопитающих Южной Америки, что сводили с ума Чарльза Дарвина, — и, подобно результатам тестов на отцовство, они рассказывают нам о родстве с современными видами. Палеонтология млекопитающих — область, основанная мужчинами-викторианцами, — теперь становится все более многоликой и межнациональной дисциплиной. Мне повезло встретить наставников, радушно допустивших меня — всего лишь очередного динозавроведа — на свою территорию изучения млекопитающих, и теперь моя главная радость в том, чтобы наставлять следующее поколение, например Сару Шелли (чьи иллюстрации украшают эти страницы!) и многих других замечательных студентов, которые продолжат писать историю млекопитающих, делая свои открытия.

В этой книге я расскажу историю эволюции млекопитающих, какой мы ее знаем сейчас. Первая половина книги охватывает ранние стадии эволюции млекопитающих — от момента, когда они отделились от рептилий, до вымирания динозавров. В это время млекопитающие приобрели практически все свои характерные черты — шерсть, молочные железы и т.д. — и шаг за шагом трансформировались из предка, походившего на ящерицу, в тех существ, которых сегодня мы знаем как млекопитающих. Во второй части книги изложено, что происходило после того, как динозавры вымерли: как млекопитающие воспользовались случаем и заняли главенствующее положение, как они приспосабливались к постоянно менявшемуся климату, путешествовали на дрейфующих континентах и дали начало невероятному богатству современных видов: бегающих, роющих, летающих, плавающих, думающих и читающих книги. Рассказывая о млекопитающих, я хочу показать, как мы собирали эту историю по кусочкам, используя подсказки, которые дают ископаемые остатки, и дать представление о том, что значит быть палеонтологом. Я познакомлю вас с моими учителями, моими учениками и моими вдохновителями, чьи открытия позволили мне запечатлеть историю млекопитающих.

В этой книге не слишком много внимания уделяется человеку; на этот предмет хватает других книг. Конечно, я затрону тему происхождения человека — как мы выделились из древних приматов, встали на две ноги, развили большой мозг и покорили мир — после сосуществования с другими видами людей. Но этому будет посвящена только одна глава, так что человеку я уделю внимания не больше, чем лошадям, китам и слонам. В конце концов, мы всего лишь одно из удивительных достижений эволюции млекопитающих.

И все-таки нашу историю нужно рассказать, ведь, хотя мы только один из видов млекопитающих и существуем лишь малую часть истории этого класса, мы влияем на планету так, как не влияет ни одно другое млекопитающее. Наши феноменальные успехи: мы строим города, выращиваем сельскохозяйственные культуры, опоясываем земной шар сетью дорог и авиамаршрутов — выходят боком нашей ближайшей родне. Более 350 видов млекопитающих вымерло с тех пор, как человек разумный (Homo sapiens) распространился по свету, а ныне многие виды оказались на грани исчезновения (вспомните о тиграх, пандах, черных носорогах, синих китах). Если так будет продолжаться в том же темпе, половину всех млекопитающих постигнет участь мамонтов и саблезубых тигров: они безвозвратно уйдут, и только призрачные окаменелости будут напоминать нам об их былом великолепии.

Млекопитающие находятся на перепутье, в самой опасной точке своей — нашей — истории с тех пор, как они — мы — увидели астероид, погубивший динозавров. И какой истории! На нашем долгом эволюционном пути были времена, когда млекопитающие жались в тени, и времена, когда они господствовали. Периоды процветания и периоды поражения, порой чуть ли не полного разгрома, при массовых вымираниях. Эпохи, когда их притесняли динозавры, и эпохи, когда они притесняли других; времена, когда среди них не было существ крупнее мыши, и времена, когда они были крупнейшими существами на Земле; времена, когда они терпели жару, и времена, когда на них надвигались ледники километровой толщины. Времена, когда они могли занимать лишь нижние уровни пищевой цепи, и времена, когда некоторые из них — мы — обрели сознание и способность переделывать всю планету во благо и во зло.

Вся эта история заложила фундамент сегодняшнего мира, нас самих и нашего будущего.

Стив Брусатти,

Эдинбург, Шотландия

18 января 2022 года

Около 325 млн лет назад — плюс-минус несколько миллионов лет — группа чешуйчатых[3] созданий прибилась к папоротникам, опутавшим обломки бревен. Обычно они вели одиночный образ жизни и предпочитали лежать, маскируясь в густой зелени джунглей, и внезапно выскакивать, чтобы схватить насекомое и снова стать незаметными. Но отчаянные времена свели их вместе. Их мир быстро менялся. Их болотный рай, расположенный на границе суши и воды, поглощался морем.

Мелкие зверюшки — самые крупные не превышали 30 см в длину — тревожно озирались. Повадками они напоминали гекконов или игуан — их лапки были расставлены в стороны, позади волочился длинный тонкий хвост. Те, что помельче, карабкались по гниющей растительности, цепляясь худыми пальчиками. Те, что постарше, просто озирали морские просторы, подрагивая высунутыми языками, пока их покачивало на волнах и захлестывало водой.

Еще несколько недель назад казалось, что все нормально. Из своих хорошо замаскированных норок они вглядывались в сочащийся влагой лес. Их окружала зелень всех оттенков, какие только можно вообразить. Земля в лесу заросла гущей папоротников, их споры взвивались в душный воздух при каждом долгожданном дуновении ветра. Средний ярус образовывали более высокие семенные растения, среди которых были отдаленные предки нынешних хвойных. Когда шел дождь — а шел он почти всегда, — их семена величиной с бисеринки сбивало потоками воды, и землю покрывал слой шишек, ходить по которым было очень непросто.

Своими крохотными глазками чешуйчатые зверюшки не могли увидеть вершины деревьев, уходившие, казалось, в бесконечную высь. В основном лесной полог состоял из двух типов деревьев, достигавших в обоих случаях 30 м. Первые, каламиты (Calamites), походили на тощие елки с прямыми бамбукоподобными стволами, из которых торчали разделенные большими промежутками пучки ветвей с мутовками игольчатых листьев. Вторые — лепидодендроны (Lepidodendron), чьи двухметрового диаметра стволы были голыми, за исключением кустившихся на самой верхушке ветвей и листьев — словно парик из листвы на гигантском стебле. Росли они удивительно быстро — путь от споры к проростку, а от проростка к лесному великану занимал каких-то 10–15 лет, а потом дерево умирало, обращалось в каменный уголь и уступало место новому поколению.

Чешуйчатые зверюшки входили в число сотен видов животных, которым — по крайней мере, до сегодняшнего дня — служил приютом болотистый лес. Они были самыми разнообразными, от банальных до фантастических. Насекомых хватало с избытком, и они служили отличной пищевой базой. По опавшей листве и стволам деревьев ползали пауки и скорпионы. Примитивные амфибии собирались у ручьев, в которых кишела рыба и рыскали ракоскорпионы, гигантские, порой размером с человека, бронированные чудовища, хватавшие добычу мощными клешнями. В те мирные времена ручьи стекали в реку, разбегавшуюся дельтой, которая впадала в спокойные приливные воды солоноватой бухты.

Временами тишину нарушал жутковатый шорох. Это ползла артроплевра (Arthropleura), чудовищная двухметровая многоножка, поглощая споры и семена. Порой над болотом разносился еще более страшный звук — жужжание меганевры (Meganeura), стрекозы величиной с голубя, летавшей на четырех огромных прозрачных крыльях в поисках насекомых. Как следует проголодавшись, она могла напасть даже на чешуйчатую мелюзгу — вот почему они предпочитали прятаться.

Когда чешуйчатые уцепились за свой импровизированный корабль из листьев и палок, страх перед нападением меганевры показался капризом. Теперь опасность была гораздо серьезнее. Их окружала вода, течение все ускорялось. Далеко на юге таял массивный ледник, вода стекала в океан, и уровень моря поднимался. Побережья по всему миру затапливало, мангровые болота каламитов и лепидодендронов оказывались под водой вместе с населявшими их животными. Чешуйчатые не могли об этом знать. Все, что они ощущали, пока их плот несло сквозь пенистую круговерть из дохлых креветок и медуз, — их леса больше нет.

Сверкнула молния. Над головой прогремел гром, штормовой порыв ветра обрушил на плот стену воды, перевернув его и разбив пополам. Некоторых чешуйчатых смыло волной, их обмякшие тельца присоединились к гниющим медузам и креветкам. Но большинство сумело вскарабкаться обратно на половинки расколовшегося плота. Под шум заливавшего бухту дождя и вой ветра течения расходились: одно направлялось на восток, другое — на запад. Два плотика вместе со своим чешуйчатым грузом поплыли в противоположные стороны.

Через несколько дней шторм стих, и плотики прибило к разным берегам. Две группы зверюшек устремились к своим новым домам, где столкнулись с разными проблемами — разной средой обитания, разным климатом, разными хищниками. За много поколений обе группы успешно приспособились к своей новой среде, и в конце концов каждая стала новым видом. Оба вида затем дали начало другим видам, и возникли две основные родословные линии. У одной из них развились два отверстия за глазницей наподобие окошек, чтобы дать место более массивным и мощным челюстным мышцам. У другой — одно увеличенное отверстие.

Первой группой, с двумя отверстиями в черепе, были диапсиды. Они станут предками ящериц, змей, крокодилов, динозавров, птиц и черепах (у которых отверстия зарастут). Второй группой, с одним отверстием, были синапсиды. Они дадут ошеломляющее разнообразие видов, в том числе — через 100 с лишним миллионов лет — млекопитающих.

Это вымышленная история, и, вероятно, последовательность событий не была в точности такой. Правда в том, что около 325 млн лет назад — в тот период истории Земли, который называется пенсильванским (он же верхний каменноугольный), — существовала предковая популяция мелких чешуйчатых животных, обитавших в пышных заболоченных лесах, часто затапливаемых при подъеме уровня моря. Они разделились, и одна ветвь родословного древа привела к рептилиям, другая — к млекопитающим.

Откуда нам это известно? Палеонтологи — специалисты по древней жизни вроде меня — располагают двумя ключевыми видами свидетельств. Эти свидетельства я буду привлекать на протяжении всей книги, рассказывая историю эволюции млекопитающих.

Во-первых, у нас есть ископаемые остатки и окружающая их порода. Окаменелости — прямое подтверждение существования видов, которые когда-то были живыми; это подсказки, которые палеонтологи ищут по всему миру, нередко терпя зной, холод, сырость, дождь, безденежье, комаров, войны и другие трудности. Многие из нас чувствуют себя детективами, расследующими события отдаленных времен, и в этом смысле окаменелости аналогичны волоскам и отпечаткам пальцев, оставшимся на месте преступления. Они сообщают нам, кто, где и когда обитал, а порой ископаемые остатки могут поведать о доисторических драмах — о хищниках, терзающих добычу, о жертвах наводнений, об уцелевших после страшных вымираний. Наиболее известны ископаемые остатки тел — подлинные части когда-либо живших организмов: кости, зубы, раковины, листья. Бывают также следы жизнедеятельности ископаемых организмов — свидетельства их поведения или то, что они оставляют после себя: отпечатки лап, норки, яйца, следы зубов или копролиты (окаменелый помет).

Окаменелости не валяются на улице или в земле у нас на огороде — они заключены внутри пород, таких как песчаники и сланцы. Разные породы образуются в различных условиях, и некоторые можно датировать химическими методами: подсчитывается соотношение материнского и дочернего изотопов, а затем на основании известных скоростей радиоактивного распада элементов, полученных в лаборатории, вычисляется возраст породы. Все это обеспечивает важный контекст для понимания того, когда и в какой среде обитали ископаемые существа.

Второй тип свидетельств окружает нас повсюду, и, чтобы найти их, не нужно ни особого искусства, ни везения. Это ДНК, которую мы и все остальные организмы несем внутри своих клеток. ДНК — инструкция, которая делает нас теми, кто мы есть; генетический код, отвечающий за то, как мы выглядим, какова наша физиология, как мы развиваемся и как производим на свет будущие поколения. Вместе с тем ДНК — это архив; в миллиардах пар нуклеотидов, составляющих наш геном, записана эволюционная история. По мере того как со временем меняются виды, меняется и их ДНК. Гены мутируют, перемещаются, включаются и выключаются. Участки ДНК дублируются или выпадают. Вставляются новые фрагменты. Соответственно, когда общий предок разделяется на два вида, их ДНК постепенно накапливают все больше различий, поскольку каждый вид идет своим путем и приспосабливается к собственным меняющимся условиям. А значит, можно взять последовательности ДНК современных видов, сопоставить их и составить родословное древо, объединяя в группы виды с наиболее сходными ДНК. Есть еще один изящный фокус. Можно взять любые два вида, подсчитать количество различий в ДНК, а затем, имея представление о скорости изменений ДНК в лабораторных экспериментах, вычислить, когда эти виды отделились друг от друга.

Сочиняя свой рассказ о болоте, пострадавшем от наводнения, я использовал оба типа свидетельств. Исследования ДНК указывают, что линии рептилий и млекопитающих разделились около 325 млн лет назад. Ископаемые остатки и породы говорят нам о том, каким был этот мир — ландшафт, совсем непохожий на современный.

Карта Земли пенсильванского периода почти неузнаваема. На ней было всего два крупных материка — Гондвана с центром на Южном полюсе и охватывавшая экватор Лавразия, с востока обрамленная грядой островов. На протяжении многих миллионов лет Гондвана медленно, со скоростью, сравнимой, пожалуй, со скоростью роста наших ногтей, дрейфовала на север, пока не столкнулась с Лавразией. Так появилась Пангея, суперконтинент, на котором будут протекать ранние стадии эволюции динозавров и млекопитающих. При столкновении две литосферные плиты смялись и образовали протяженную гряду гор параллельно экватору. По масштабам она была сравнима с современными Гималаями. Нынешние скромные Аппалачи — остаток этой некогда величественной горной цепи.

Тропические и субтропические регионы по обе стороны экваториальной горной гряды изобиловали жизнью. Это были каменноугольные болота, названные так потому, что основная доля каменного угля, обеспечившего промышленную революцию — особенно добывавшегося в Европе, а также на востоке и на Среднем Западе США, — образовалась именно в этих болотах. Этот уголь состоит из отмерших, захороненных и спрессованных остатков гигантских быстрорастущих лепидодендронов и каламитов. Они ничуть не походили на пальмы, магнолии и дубы, которые ныне так часто встречаются в подобных буйных лесах. Более того, эти древние деревья не цвели, не давали плодов и орехов. Они были близкими родичами плаунов и хвощей, теперь изредка попадающихся в подлеске, — печальное напоминание об их былой славе. Пенсильванские деревья — вместе с гигантскими стрекозами, жужжавшими вокруг их ветвей, и многоножками, шуршавшими у подножия их стволов, — росли так быстро за счет того, что в воздухе тогда было намного больше кислорода, примерно на 70% больше, чем в наши дни.

Деревья образовали обширные дождевые леса, которые прижимались к берегам мелководных морей, омывающих растущий суперконтинент, и множества впадавших в них рек, притоков, дельт и лиманов. Сверху эти болота, вероятно, выглядели как пойма Миссисипи в современной Луизиане: густой покров из сплетающихся друг с другом деревьев и растений поменьше — одни торчат на островках ила среди запутанной сети ручьев, другие тянутся ползучими корнями к воде, и повсюду карабкаются, прыгают и летают всевозможные создания. Но ни птиц, ни комаров, ни бобров, ни выдр, ни других покрытых мехом млекопитающих. Все они появятся намного позже, совсем в другом мире, хотя их предки действительно обитали в этих каменноугольных болотах.

Почему столько деревьев полегло и обратилось в уголь? Потому что болота постоянно затапливало. Уровень моря поднимался и падал в пульсирующем ритме. Пенсильванский мир был ледниковым, причем это было предпоследнее крупное оледенение (о последнем, когда царили мамонты и саблезубые тигры, мы расскажем позже). Замерзла не вся планета; разумеется, каменноугольные болота не замерзли. Но Южный полюс Гондваны и юг Пангеи покрывала огромная шапка ледников. Самим своим существованием она была обязана как раз каменноугольным болотам: растущие в таком количестве гигантские деревья поглощали из атмосферы углекислый газ, и с уменьшением количества этого парникового газа, изолирующего планету, температура резко упала. На протяжении десятков миллионов лет ледяная шапка то увеличивалась, то сокращалась, как бы управляя уровнем Мирового океана. Лед таял, моря наступали, заливая болота, деревья гибли и оказывались погребенными. Затем ледник снова рос, оттягивая воду из океана, уровень моря падал, и освобождалось место для распространения болот. Так и шло — туда-сюда. Мы знаем это благодаря тому, что пенсильванские отложения часто образуют полосчатые последовательности — так называемые циклотемы. Это повторяющиеся ряды тонких слоев, откладывавшихся то на суше, то в воде, с промежуточными включениями каменного угля.

Окаменелостей этого периода очень много, особенно в Северном Иллинойсе, где я вырос. Они залегают в циклотемах выше и ниже угольных слоев. Лучшие из них попадаются на берегах Мазон-Крика, тихого притока реки Иллинойс, и в карьерах к востоку. В пенсильванский период это было пограничье между морем и болотом, где обитателей дождевых лесов смывало в воду, они опускались на дно и оказывались замурованными в саркофагах из железняка — овальных, сплюснутых конкрециях цвета ржавчины, которые можно найти на дне ручья или в отвале карьера. Подростком я охотился за этими конкрециями у маленького городка Уилмингтона на 66-м шоссе, где росла моя мама. Я копался в отвалах давно заброшенных карьеров, которые больше века назад привлекли моих итальянских прадеда и прабабку обещанием новой жизни на Среднем Западе. Сложив конкреции в ведро, я относил их домой, выставлял во двор на суровые зимние холода Большого Чикаго, чтобы они то замерзали, то оттаивали при колебаниях температуры. Заметив, что конкреция начала трескаться, я довершал дело молотком.

Если мне везло, конкреция разламывалась, открывая сокровище: окаменелость на одной половине, ее отпечаток на другой. Всякий раз это был мистический опыт — знать, что ты первый, кто видит это создание — которое некогда было живым! — умершее более 300 млн лет назад. Во многих расколотых конкрециях оказывались растения: листья папоротника, кусочки коры каламитов, обломки корней лепидодендронов. Особенно мне нравились медузы, которых ветераны охоты за окаменелостями в Мазон-Крике пренебрежительно называли «лепешками», — и я всегда радовался, увидев креветку или червя.

Больше всего мне хотелось — но так и не повезло — отыскать тетрапода, наземное животное, обладающее скелетом. Из книг, которые я жадно глотал после школы и в тихие послеобеденные часы в выходные, я знал, что тетраподы произошли от рыб и выползли на сушу 390 млн лет назад, еще до пенсильванского периода. Эти первые четвероногие были амфибиями, и им все еще приходилось возвращаться в воду, чтобы отложить яйца. В Мазон-Крике даже находили кое-какие скелеты примитивных амфибий, отдаленных родичей лягушек и саламандр.

В какой-то момент пенсильванского периода от этих амфибий отделилась новая группа. Это были амниоты, более специализированные тетраподы, названные так по строению своих яйцеклеток, чьи внутренние мембраны (амниотические оболочки) окружали эмбрион, защищая его от высыхания. Новый тип яйцеклетки открывал огромные новые возможности: амниоты уже не были прикованы к воде и могли откладывать яйца на суше, а значит, осваивать новые рубежи. Вершины деревьев, норы, равнины, горы, пустыни. Лишь с появлением амниотического яйца тетраподы смогли по-настоящему покинуть море и покорить сушу.

Именно из амниот выделились линии рептилий и млекопитающих — диапсид и синапсид, — как двое детей одних и тех же родителей. Это не просто аналогия, именно так эволюция производит новые виды, семейства, классы. Виды непрерывно меняются под влиянием изменений окружающей среды — так работает дарвиновская эволюция путем естественного отбора. Иногда популяции одного вида оказываются в изоляции друг от друга, например из-за наводнения, пожара или подъема горной гряды. Каждая популяция продолжает меняться под воздействием естественного отбора, и если изоляция сохраняется достаточно долго, то каждая из них меняется по-своему, приспосабливаясь к различным обстоятельствам, настолько, что они уже не выглядят одинаково, не ведут себя одинаково и не могут спариваться друг с другом. Тогда вместо одного вида появляются два. Эти два вида могут снова разделиться — из двух получится четыре и т.д. Жизнь всегда диверсифицируется таким образом, разветвляясь подобно дереву возрастом в 4 млрд лет. Вот почему для наглядного представления родословных — как вымерших видов, так и человеческих семей — мы используем деревья, а не сети, дорожные карты, треугольники или иное графическое подспорье.

Разделение диапсид и синапсид — которое на самом деле началось с неприметного события, когда один маленький чешуйчатый предковый вид разделился на два, — стало одним из поворотных моментов в эволюции позвоночных. И я знал, что диапсиды и синапсиды — каждые со своей характерной, неповторимой системой отверстий в черепе и челюстных мышц — разошлись как раз примерно в то время, когда образовались конкреции Мазон-Крика. При каждом ударе молотка я надеялся найти Святой Грааль палеонтологии, который поможет рассказать эту историю, но, увы, так и не нашел.

Однако охотникам за окаменелостями из других регионов Северной Америки везло больше. Одно важное открытие было сделано в 1956 г., когда гарвардская полевая экспедиция под руководством легендарного палеонтолога Альфреда Ромера обследовала заброшенную угольную шахту во Флоренции (Новая Шотландия) у Атлантического побережья. Один из техников, Арни Льюис, заметил несколько окаменелых пней сигиллярии — дерева, родственного лепидодендрону, с раздвоенной кроной на верхушке, придававшей ему вид великанской кисточки. Пни сохраняли первоначальное положение, словно поднимающееся море затопило их только вчера, а не 310 млн лет назад — столько им было лет на самом деле. Пробираясь по узким штрекам затопленной шахты, экспедиции удалось набрести на пять таких пеньков. Заглянув в них, ученые обнаружили сюрприз: десятки окаменелых скелетов! Бедные животные, вероятно, пытались укрыться от наступающего моря в дуплах, не понимая, что найдут себе там могилу. Внутри одного дерева оказалось более двадцати особей, среди которых были амфибии, диапсиды и синапсиды: триада древнейших наземных тетрапод.

Синапсиды впоследствии были описаны как два новых вида, археотирис (Archaeothyris) и эхинерпетон (Echinerpeton). Описал их магистрант Роберт Райс, только что перебравшийся из Румынии в Канаду. Ныне один из ведущих палеонтологов мира, он набил себе руку как раз на этих древних синапсидах. Название Archaeothyris, «древнее окно», он выбрал, чтобы подчеркнуть самый важный признак этого животного: широкое, как иллюминатор, отверстие за глазницей, в котором крепились более крупные и мощные мышцы, смыкающие челюсти, чем у предшественников. Именно это одиночное отверстие, которое в анатомии называется боковым височным, определяет природу синапсид. У всех синапсид — от первопроходцев каменноугольных болот до современных слонов, землероек и летучих мышей — есть это отверстие или его видоизмененный вариант. Оно есть и у нас, и его можно ощутить при смыкании челюсти. Положите ладонь на скулу, кусните как следует, и вы почувствуете, как мышцы вашей щеки сокращаются. Эти мышцы проходят сквозь рудимент височного отверстия, которое у современных млекопитающих более или менее слилось с глазницей, но все еще участвует в креплении височных мышц, которые тянутся от виска к верхней части нижней челюсти, придавая силу укусу. Это одиночное отверстие появилось на раннем этапе истории синапсид, сразу после их отделения от диапсид, у которых развилось два таких заглазничных отверстия.

Если бы вы увидели, как археотирис пробирается через каменноугольное болото, он показался бы ничем не примечательным. Полметра в длину от морды до хвоста, с маленькой головкой на длинном узком туловище. О строении его конечностей известно недостаточно, но сохранившиеся кости не оставляют сомнений, что лапки у него были расставлены в стороны, как у ящерицы или крокодила. Он явно не был создан для быстрого бега. Однако при ближайшем рассмотрении становится ясно, что в некоторых отношениях он был исключительным. Мало того что в его черепе скрывались более мощные челюстные мышцы — в пасти у него был ряд изогнутых острых зубов. Один из передних зубов был заметно крупнее остальных и походил на миниатюрный клык. У амфибий, ящериц и крокодилов клыков нет[4]. Все эти животные обладают недифференцированными зубами, одинаковыми по всей длине челюсти. Однако у млекопитающих зубы гораздо разнообразнее: они делятся на резцы, клыки, предкоренные и коренные — такое разделение труда позволяет нам одновременно хватать, кусать и пережевывать. Полный набор зубов, свойственный млекопитающим, разовьется позже, в ходе многоступенчатой эволюции, но маленькие клыки археотириса — веяние зубной революции.

В комплекте эти крупные мышцы челюстей, острые зубы и клыки археотириса представляли собой арсенал оружия для охоты на крупных насекомых, а может быть, даже других тетрапод вроде эхинерпетона. Этот второй синапсид из Новой Шотландии с легкостью мог бы, свернувшись калачиком, уместиться на книжном развороте. Но его скудные ископаемые остатки демонстрируют одну необычную особенность, из-за которой он получил свое название «колючей рептилии». На шейных и спинных позвонках у него были шипы, вытянутые вверх длинными язычками. Выстроившись в ряд, они образовывали вдоль спины небольшой парус, который мог использоваться для бравады, или в качестве солнечной батареи, чтобы согреваться в холодные дни, или в качестве кондиционера, чтобы охлаждаться в жару, или еще для чего-нибудь.

Гораздо более знаменито другое ископаемое животное, у которого и парус на спине был гораздо больше: диметродон (Dimetrodon), живший в следующую эпоху после пенсильванской — в пермский период. Диметродона часто путают с динозаврами — его можно видеть рядом с тираннозавром на открытках, бок о бок с бронтозавром и стегозавром в наборах игрушек. Но он не динозавр, а синапсид. Точнее, разновидность примитивных синапсид — пеликозавр.

Пеликозавры были первой крупной эволюционной волной линии синапсид; они первыми диверсифицировались и распространились по растущему суперконтиненту Пангея. Кроме того, именно у них впервые стали появляться фирменные признаки, которые ныне, более 300 млн лет спустя, все еще отличают млекопитающих от амфибий, рептилий и птиц. Такие признаки, как височное отверстие для мышц и клыки, — признаки,…