История почти в любом виде — возможно, самый нелюбимый школьный предмет. Одно из наиболее глубоких исследований на эту тему — в книге Джеймса Лёвена

Lies My Teacher Told Me: Everything Your American History Textbook Got Wrong

(«Мой учитель мне соврал: все неправильности учебника по американской истории»

[1]

), и ее основной вывод можно сформулировать всего в двух словах: бесполезная вещь! Лёвен пишет: «История, рассказанная в учебниках, предсказуема, любая проблема в них либо уже решена, либо вот-вот будет решена… Авторы не используют примеры настоящего, чтобы объяснить прошлое, ибо настоящее не является источником информации для авторов учебников по истории».

Мысль Лёвена вполне ясна. В той форме, в какой американскую историю преподают в старшей школе, прошлое и настоящее не связаны друг с другом, и получается, что история не имеет никакого отношения к современности, никоим образом не влияет на нее. И все же вывод Лёвена не совсем верен, особенно если говорить об истории развития жизни на Земле, древность которой записана на камнях, в молекулах и цепочках ДНК, присутствующих в любой нашей клетке. Польза изучения этой истории бесспорна, как и то, что знание истории Жизни может уберечь нас от почти полного вымирания.

В начале 1960-х годов великий американский писатель Джеймс Болдуин заметил: «Людям никуда не деться от истории, как и истории никуда не деться от людей»

[2]

. Он имел в виду человечество, однако эти слова будут столь же верны, если заменить слово «люди» на «вся жизнь на Земле, в прошлом и настоящем», поскольку каждая цепочка ДНК в каждой клетке человеческого организма есть древняя запись биологической истории, сделанная простым кодом и передаваемая из поколения в поколение. Можно сказать, что ДНК

и есть не что иное, как история,

воплощенная в физической форме. Форма эта медленно создается и развивается в течение многих эпох с помощью самого беспощадного из всех создателей — естественного отбора. ДНК — история, живущая

в нас,

при этом она диктует нам свои условия. Это модель нашего тела, которая решает, что мы передадим нашим детям — дары во благо или мину замедленного действия. Нам и в самом деле никуда не деться от этого своеобразного носителя истории, которому никуда не деться от нас.

История развития жизни дает ответы на многие непростые, но такие актуальные вопросы, которыми задается каждый из нас: как нам, людям, удалось стать маленькой, только-только распустившейся веточкой на огромном дереве жизни? Какая борьба ожидает наш вид в будущем, какие невзгоды оставляют свои следы на нашей, человеческой, ветви этого старого дерева, которому четыре миллиарда лет? Прошлое помогает понять, какое место мы занимаем среди более двадцати миллионов ныне живущих видов, а также несметного числа других, которые уже исчезли. Исчезновение любого вида означает исчезновение и будущей вероятной эволюционной истории еще неназванных видов.

На страницах этой книги мы пройдем долгий путь к нашему будущему, переживем давние испытания, с которыми пришлось столкнуться нашим предкам: огонь, лед, удары молнии, ядовитый газ, клыки хищников, беспощадную конкуренцию, смертельные дозы радиации, голод, многочисленные изменения условий среды обитания, а также войны и завоевания в борьбе за освоение каждого пригодного к жизни уголка этой планеты. И каждый эпизод стал слагаемым всей суммы информации в существующей сегодня ДНК. Каждый кризис или война изменяли геномы, добавляя или расщепляя различные гены. Каждый из нас — потомок выживших в катастрофах и закаленных временем людей.

Ни одна книга не может в полной мере воссоздать историю развития жизни. Приходится делать выбор, и наш выбор был продиктован словом «новая». Последняя «полная» однотомная версия подобной истории вышла в середине 1990-х — удивительный бестселлер

Life: A Natural History of the First Four Billion Years of Life on Earth

(«Жизнь: естественная история первых четырех миллиардов лет жизни на Земле»

[6]

), автор — британский палеонтолог и писатель Ричард Форти. Его произведение восхитительно, и по сей день его приятно читать, а в нашем случае — перечитывать, и это — спустя 20 лет с момента публикации! Но наука развивается очень быстро, сегодня мы уже знаем то, что не было известно два десятилетия назад. Развиваются даже целых два научных направления, которые только зарождались в 1990-е годы: астробиология и геобиология. Развитие технологий позволило извлечь совершенно новые образцы из окаменелостей и горных пород, а также выявить прежде неизвестные таксоны. Изменились даже принципы научных исследований, и теперь самые значительные открытия делаются на стыке некогда самодостаточных и хорошо известных наук: геологии, астрономии, палеонтологии, химии, генетики, физики, зоологии и ботаники — каждая наука символически обретается в университетах в своем отдельном здании, имеет не только свой собственный факультет, но и свой терминологический аппарат и комплекс методов, позволяющих получать новую информацию.

В своем изложении материала мы исходили из трех принципов, которые послужили основой именно для

нашей

новой истории происхождения жизни. Во-первых, мы считаем, что история развития жизни в большей степени зависит от катастрофических событий, чем от совокупности всех прочих сил, включая медленную, постепенную эволюцию, какой ее впервые описал Чарльз Дарвин, а он в свою очередь опирался на принципы основателей актуализма. Актуализм, главный принцип геологии на протяжении более двух веков, изначально был разработан Джеймсом Хаттоном и Чарльзом Лайелем в конце XVIII века

[7]

. Этот принцип изучали многие поколения молодых естествоиспытателей, в том числе и Дарвин

Мы покажем на страницах этой книги, что актуализм — то, как он объясняет древний мир, вид и темпы эволюции — не актуален и по большому счету может быть опровергнут. Происходящее в современности не дает понимания того, что происходило в далеком прошлом, тем более что те события являлись скорее катаклизмами, а не результатом постепенного развития ситуации. Например, какие современные события помогли бы объяснить такие явления, как «Земля-снежок», или Кислородная катастрофа, или насыщенный серой Океан Кэнфилда

Во-вторых, коль скоро мы являемся углеродной формой жизни, формируемой цепочками углеродных соединений (атомы углерода, соединяясь, создают белки), то логично полагать, что на историю жизни имели особое влияние молекулы трех газов: кислорода, углекислого газа и сероводорода. Возможно, из всех элементов именно сера имела наибольшее влияние на развитие природы и жизни на нашей планете.

Наконец, раз история развития жизни есть история живых существ, то именно эволюция экосистем является самым значимым фактором для становления совокупностей современной картины жизни. Коралловые рифы, тропические леса, глубоководная фауна разломов и многие другие — каждое из этих явлений может быть особой пьесой со своими актерами, но с тем же сценарием из эпохи в эпоху. В то же время мы знаем, что в глубине времен случайно возникали принципиально новые экосистемы, населяемые новыми формами живых организмов. Появление живых существ, которые, например, могут летать, или плавать, или ходить на двух ногах — все это крупные сдвиги эволюции, которые изменили весь мир, и каждый из них помог создать новые экосистемы.

В любой книге по истории находит отражение опыт, накопленный ее автором, его размышления и умозаключения. Питер Уорд с 1973 года занимается палеобиологией, опубликовал множество работ о современных и древних головоногих, а также о массовом вымирании позвоночных и беспозвоночных. Джозеф Киршвинк — геолог-биолог, начал свои исследования с изучения переходного периода от докембрия к кембрию, но в дальнейшем расширил границы своих интересов как в направлении более древних периодов (Кислородная катастрофа), так и в сторону более поздних — именно он является первооткрывателем «Земли-снежка», очень большой части истории жизни. Позднее уже вместе мы работали над темами вымирания в девонском, пермском, триасовом, юрском периодах, а также над темой мел-палеогенового вымирания.

Наша совместная работа началась в середине 1990-х годов. Мы побывали с экспедициями в Южной Африке с целью исследования массового пермского вымирания, а с 1997-го по 2001-й — в Баха-Калифорния и в районе острова Ванкувер для изучения аммонитов мелового периода. Мы проводили исследования массового вымирания триасового, юрского периодов на островах Королевы Шарлотты, мел-палеогенового вымирания — в Тунисе, на острове Ванкувер, в Калифорнии, Мексике и Антарктиде, а девонского массового вымирания — в Западной Австралии.

Мы старались «исполнить» книгу гармоничным дуэтом, однако в некоторых главах то один, то другой из нас берет верх в силу своей приверженности тем или иным научным интересам или потому что более осведомлен в определенной научной сфере.

Ранее мы упоминали, что живых видов на Земле — миллионы. Большинство тех, кто занимается исследованиями живой природы, согласятся, что текущее число формально определенных видов (то есть которые имеют двойное название — для рода и для вида), вероятно, не превышает 10 % от общего числа всех живущих в настоящее время на планете видов

[11]

. Но сколько же их было в прошлом? Наверняка миллиарды. И это делает написание истории их возникновения и развития весьма трудоемким делом. Палеонтология, биология и геология имеют большой запас довольно специфичных слов для описания своих предметов изучения, и наша задача — сделать все эти замысловатые слова более-менее понятными для читателей или, как говорят в NASA, расшифровать бесконечные сокращения. Возможно, еще более утомительно то, что мы вынуждены использовать множество латинских названий для животных, больших и малых, когда-либо существовавших на Земле и тех, которые все еще живут на нашей планете.

В ссылках читатель найдет множество имен тех наших коллег, которых мы имеем честь цитировать. Однако Питер Уорд настаивает на том, чтобы особым образом отметить двух исследователей, чьи работы оказались неоценимым источником знаний для написания данной книги, — Роберта Бернера и Ника Лэйна

До недавнего времени история развития жизни располагала довольно мудреной шкалой времени и измерялась не годами, а относительным положением осадочных пород, расположенных в земной коре. В этой главе мы рассмотрим геологическую временную шкалу — инструмент, который используют для изучения относительной последовательности периодов истории происхождения жизни на Земле.

Геологическая, или геохронологическая, шкала — шаткое древнее сооружение, созданное на основе разных правил и течений европейского формализма в XIX веке. Более поздние поколения геологов не любят это приевшееся нагромождение условностей, объединенное в шкалу, которое, однако, все еще востребовано среди быстро стареющих представителей прежних геологических школ. И даже сегодня любое изменение в этой шкале должно быть одобрено разнообразными комитетами

[13]

, все временные объединения должны быть связаны с типическим сегментом — существующим материалом осадочных пород, который был выбран в качестве лучшего представителя соответствующего временного интервала. Предполагается, что типический сегмент не закрыт другими породами и не поврежден тектоническими изменениями, тепловым воздействием и «структурными» включениями (инородные включения, складки породы и прочие замысловатые странности того, что когда-то было полностью горизонтальным осадочным слоем). Сегмент отложений не должен быть перевернутым с ног на голову (что случается намного чаще, чем можно было бы предположить), должен иметь множественные фоссилии (и большие, и микроскопические), а также должен иметь слои, ископаемые отпечатки или минеральные включения, которые могут быть датированы в «абсолютных» цифрах (то есть в годах) посредством комбинации радиометрического метода, магнитостратиграфии и какого-либо изотопного метода определения возраста (например, углеродного или стронций-изотопного стратиграфического метода).

Существующая шкала сложна и часто бесполезна, то есть когда мы говорим, что какая-то окаменелость относится к юрскому периоду, то имеется в виду, что эта порода — того же возраста, что и определенный юрский типический сегмент, который находится в Юрских горах Европы. Но это и есть то, с чем нам, историкам развития жизни и планеты, приходится работать, когда нужно определить возраст породы по отпечаткам на ней, а также передать наши знания об этом возрасте всем остальным. Есть способы датировки более современные, чем определение возраста событий и животных по их относительному положению в слоях залегания

Геохронологическая шкала остается не только единственным инструментом датировки всех пород на Земле, причем с учетом их возраста, а не структурных качеств, но и средством датирования событий в истории развития жизни. Геохронологическая шкала является тщательно разработанной в XIX веке системой, но ее сложные названия, неравные и на первый взгляд непохожие друг на друга временные интервалы чаще мешают, чем помогают работать. Тут дело не в принципах, на которых она была основана, а в бюрократической формализации, придавшей ей современный вид. Только в последнее десятилетие были предложены варианты новых «периодов». Формулирование этих двух периодов и их использование являются центральным звеном нашего нового понимания истории развития жизни: криогений (800–600 млн лет назад) и следующий сразу за ним эдиакарий (610–542 млн лет назад).

Первая половина XVIII века ознаменовалась зарождением геологии как научного направления, а также были сделаны первые шаги к созданию геохронологической шкалы, которая приобрела свой современный вид уже позднее. В течение этого времени были обозначены различные эры, эпохи и периоды, которые пришли на смену старой системе

[15]

. До 1800 года считалось, что каждая порода на Земле относится к своему специфическому времени. Магматические и метаморфические породы, сердцевина любой горы и вулкана, представлялись самыми древними земными породами. Осадочные породы как результаты череды мировых наводнений считались более молодыми. Этот принцип, названный нептунизмом, развился наконец до состояния, когда стали считать, что различные осадочные породы имеют различный возраст. Виды белого мела, которые можно найти повсюду вплоть до северных пределов Европы, а также в Азии, относились к одному возрасту, отличному от песчаников и тем более — от глинистых сланцев. Но в 1805 году было сделано открытие, которое изменило все: английский геолог Уильям Смит

[16]

впервые указал на то, что существует некая последовательность ископаемых окаменелостей, но не по их литологической структуре, а по положению в самих породах. Он доказал, что различные породы могут относиться к различным временным периодам, но одна и та же последовательность типов окаменелостей может быть обнаружена в различных, и притом далеких друг от друга, регионах.

Результатом работы Уильяма Смита стал принцип фауновой последовательности, который дал возможность создать геохронологическую шкалу в ее современном виде

[17]

. Ключом к этому созданию стала жизнь, жизнь, сохраненная в окаменелостях, а относительная разница в содержании окаменелостей позволила разграничить последовательности пород, находящихся на поверхности Земли. В самый крупный подраздел вошли более древние породы без ископаемых окаменелостей — породы, которые находились под теми, в которых окаменелости встречались. Самый древний слой, который содержал ископаемые окаменелости, был назван кембрием, или кембрийским периодом, в честь уэльского племени, и, таким образом, все породы, которые были старше этого периода, получили название докембрийских. Породы, содержащие ископаемые останки, включая кембрий и после него, получили название «фанерозой», или «фанерозойский эон». Протерозой — эон, который последним предшествовал появлению большого количества живых организмов, — пришел на смену архею, а перед ним — катархею.

Очень быстро получили свои названия также эры и периоды фанерозоя. За несколько десятилетий добросовестного научного поиска, анализа и учета ископаемых останков (были сведены вместе и сопоставлены первые и последние по времени образования ископаемые образцы в напластованиях) стало понятно, что фанерозой можно разделить на три крупных временных отрезка — по признаку накопленных ископаемых. Самый древний был назван палеозоем

Многие наименования геологических периодов, которые мы используем и по сей день, существовали еще до появления названий эр и эонов. Вот они (в порядке уменьшения геологического возраста): кембрий, ордовик, силур, девон, каменноугольный (это европейское название, в североамериканской геологической науке принято подразделять этот период еще на миссисипский и пенсильванский) и пермский периоды образуют палеозой; триас, юра и мел образуют мезозой; палеоген и неоген (раньше назывались третичный период), а также четвертичный период образуют кайнозой.