Глава вторая
Летопись окаменелостей
1. Первые живые существа.
2. Естественный отбор и изменение видов
1
Мы не знаем достоверно, как зародилась жизнь на Земле. У биологов на этот счет есть много идей и предположений, но, по общему убеждению, жизнь берет свое начало в теплом, прогреваемом солнцем мелководье, возможно, в заводях и неглубоких заливах вдоль берегов первозданных морей. По всей вероятности, она началась как некая «преджизнь», которая постепенно и неотвратимо приобретала отличительные свойства жизни.
Нигде на Земле в настоящий момент нет тех специфических условий, физических и химических, при которых было бы возможным появление жизни. Вне всяких сомнений, теперь не происходит никакого самозарождения жизни. Если зарождение жизни было естественным, а не сверхъестественным процессом, тогда, несомненно, наступит день, когда ученые смогут повторить и воспроизвести его. И если многие биологи убеждены, что жизнь возникла при соответствующих условиях так же естественно и неизбежно, как вода при нормальном давлении, проходя точку замерзания, превращается в лед, то другие, не менее авторитетные ученые, придерживаются прямо противоположной точки зрения. В данной же работе не место определять, какая из этих точек зрения верна.
Предположение, что жизнь появилась на Земле как естественный и неизбежный химический и физический процесс, без вмешательства какого-либо сверхъестественного фактора, кажется неприемлемой и даже отталкивающей, с религиозной точки зрения. Однако причина этого неприятия, вероятно, заключена не столько в антирелигиозности этой идеи, сколько в неоднозначном понимании того, что же такое жизнь. Для религиозного сознания быть «живым» означает обладать «душой», которой приписываются самые разнообразные нравственные качества, противостоящие «мертвой материи». Но сложно понять, почему существование слизняка, поганки, вши или паразитического нароста на стволе дерева каким-то непостижимым образом «выше», чем удивительное сочетание элементов в кристаллической решетке или жемчужине, прожилки в обломке мрамора, игра световых бликов на водной ряби в солнечный день или же волны, которые выдувает ветер на песчаном берегу. Да и зачем творцу Вселенной понадобилось бы разделять мир на почти неодушевленное и еще неодушевленное?
Атмосфера в те дни, когда зарождалась жизнь, была гораздо плотнее.[10] Солнце почти всегда было скрыто за огромными облачными массами, небеса были темными от частых штормов и ураганов. Мощные вулканические силы поднимали участки суши — голой, лишенной растительности, без почвы. Почти непрерывные вулканические штормовые дожди прокатывались по ней, и бурными потоками в море смывались огромные массы осадков. Они оседали на морском дне и уплотнялись, впоследствии превратившись в сланцы и глины, в песок, который стал песчаником.
Геологи исследовали накопления этих осадков в том виде, в каком они дошли до наших дней — начиная с тех, что остались от наиболее ранних эпох, до самых недавних. Конечно же, древнейшие отложения изменились сильнее всего, подвергаясь разрушению и выветриванию. Теперь в них нет никаких определенных следов жизни, даже если она и была в то время. Вероятно, самые ранние формы жизни были маленькими и «мягкотелыми», не оставив после себя никаких признаков своего существования. Только тогда, когда у некоторых из этих существ появились твердые скелеты и панцири, в геологических породах стали появляться их окаменевшие остатки, и теперь мы можем исследовать эти первичные формы жизни.
В геологической литературе детально описаны подобные окаменелости, которые находят в твердых породах, а также и сам порядок, в котором эти породы слой за слоем располагаются один над другим. Самые древние породы, видимо, складываюсь в те времена, когда еще совсем не было морей, когда Земля была слишком горячей, чтобы могло появиться море. Вода, которая теперь заполняет моря, тогда была паром, смешанным с воздухом в атмосфере. В более высоких слоях атмосферы стояли плотные облака, проливавшиеся горячим дождем, который снова превращался в пар задолго до того, как успевал упасть на раскаленные скалы.
В этой парообразной атмосфере из расплавленной первичной материи застывали первые скальные породы. Эти первые породы, словно корка, затвердевали над огненной жидкой материей так же, как застывает расплавленная лава. Некоторое время спустя первичные породы заново плавились и снова застывали, пока не образовался достаточно толстый скальный слой, который уже оставался постоянно твердым.
После долгого времени водяной пар в атмосфере начал конденсироваться и выпадать прямо на поверхность Земли, стекая по теплым первобытным скалам потоками горячей воды, и скапливаться во впадинах, образуя заводи, озера и первые моря. Потоки, которые стекали со скал, приносили в моря частички породы, образовывавшие осадок. Он постепенно накапливался, слой за слоем, образуя отложения, или, как говорят геологи, страту. Это был первичный осадочный уровень.
Самые ранние осадочные породы опускались во впадины и покрывались другими породами. Их можно наблюдать в различных местах, где они либо не покрыты позднейшей стратой, либо вышли на поверхность после долгого периода, который они провели в толще земных недр, когда отступили породы, покрывавшие их ранее.
Породы, в которых не содержится признаков жизни, называют азойскими (безжизненными) породами. Но в некоторых из этих самых ранних осадочных пород встречается такое вещество, как графит (черный свинец), а также красный и черный оксид железа. Для их возникновения, как считают ученые, необходима деятельность живых существ (хотя пока это не установлено наверняка). По этой причине некоторые геологи предпочитают называть эпоху, когда складывались эти наиболее ранние осадочные породы, археем (древняя эпоха). Они предполагают, что первичные формы жизни имели мягкую структуру, у них не было ни скелетов, ни панцирей, которые сохранились бы в окаменелостях после их гибели, и что именно их химическое воздействие вызвало осаждение графита и оксида железа.
Эти азойские, или архейские, пласты покрывают другие, также очень древние и эрозивные, но в которых уже содержатся признаки жизни. Следы этих древнейших организмов очень просты: это либо остатки простейших растений — водорослей, либо отпечатки, напоминающие след червеобразного существа в морском иле. Этот второй слой отложений получил название протерозойского (протерозой — эпоха начала жизни). Он образует достаточно долгий период в истории мира.[11]
Выше протерозойских отложений идет третий уровень, в котором можно обнаружить уже значительное количество и разнообразие следов живых организмов. Здесь появляются признаки панцирных рыб, крабов и подобных им ползающих существ, червей, водорослей и так далее, а затем большое разнообразие рыб и первых наземных растений и животных. Эта геологическая эпоха называется палеозоем (древняя жизнь), за время которой жизнь постепенно распространялась и развивалась в морях нашей планеты, а затем вышла на сушу.
В нижнем палеозое наибольшее распространение получили так называемые трилобиты. Они ползали по морскому дну, как большие морские улитки. Настоящими властителями морей того времени были ракоскорпионы (эвриптериды), представители их отдельных видов достигали в длину трех метров. Они представляли собой наивысший уровень развития ранней жизни. Во множестве водились также различные панцирные рыбы и брахиоподы (плеченогие моллюски).
Но не разнообразие форм жизни поражает наше воображение. В те времена не было ничего, что могло бы бегать, летать или хотя бы плавать сравнительно быстро и умело. Если не принимать во внимание размеры некоторых существ, жизнь той поры походила на ту, которую можно наблюдать сейчас под микроскопом в капле воды, взятой из любой летней лужицы, — и была, пожалуй, даже менее разнообразна.
Такой была жизнь морского мелководья в раннем палеозое, продолжавшемся несколько сотен миллионов лет. Суша в тот период, по всей очевидности, была пустынной — мы не находим ни следов, ни признаков наземной жизни. Все живое в те дни проводило свою жизнь, либо большую ее часть, под водой. На протяжении немыслимо долгих веков это и была вся земная жизнь, а до этого времени еще миллионы и миллионы лет наша огненная и безжизненная планета вращалась в пространстве.
Между эпохой образования этих нижнепалеозойских пород, эпохой господства морских скорпионов и трилобитов, и нашим временем — неисчислимые века, которые представлены слоями и напластованиями осадочных пород. Первыми идут слои верхнего палеозоя, а над ними геологи различают еще два значительных уровня. Следом за палеозоем идет мезозой (средняя жизнь), второй обширный слой отложений, в котором также находят ископаемые остатки. Этот период продолжался около сотни миллионов, более быстрых, чем наши, лет, от которых до нас дошло Удивительное множество окаменелых остатков и костей ископаемых рептилий, о чем вскоре пойдет речь. А над ними находятся геологические отложения, принадлежащие эпохе, называемой кайнозоем (новая жизнь). Это — третий великий том в истории жизни, том неоконченный. Его последняя страница писалась уже в совершенно недавнее время, буквально «вчера», когда «вчерашние» реки смывали во «вчерашние» моря пыль и песок, под которыми оказались погребены кости, чешуя и тела, ставшие сегодняшними окаменелостями.
