Эти останки давно вымерших животных сохранились до наших дней благодаря уникальному сочетанию геологических факторов. Животные были мягкотелыми и не имели скелета, но мягкий песчаник Эдиакарских холмов позволил сохраниться телам этих похожих на медуз животных. Доказательством того, что эдиакарская фауна не была чьей-либо хитроумной подделкой, служат останки этих животных, которые были найдены по всему миру. Согласно датировке некоторых ископаемых, обнаруженных в Намибии в конце 1990 годов, эти животные сохранились до кембрийского периода (540–505 миллионов лет назад). Они связаны родственными узами с современными беспозвоночными, но внешне не напоминают ни один из известных типов животных. Некоторые ученые полагают, что эдиакарские организмы не были животными и растениями, а сочетали признаки обеих групп.
В 1980 годах Дольф Зайлахер, профессор палеонтологии Тюбингенского университета (Германия), предположил, что эдиакарская фауна могла быть неудавшимся эволюционным экспериментом по организации многоклеточных животных, поскольку в кембрий такие животные уже не встречались. Похоже, что эволюция и развитие эдиакарских организмов закончились до того, как стали развиваться более приспособленные системы внутренних органов, которые мы находим у высших беспозвоночных и которые отражены в окаменелостях кембрия. Альтернативный путь развития больших поверхностей без внутренних органов, по-видимому, привел лишь к нескольким группам, которые нельзя назвать удачными.
См. также статью «Эпоха беспозвоночные».
В возрасте 22 лет Дарвин обратился к столь же молодому капитану Фицрою с просьбой зачислить его натуралистом на борт корвета «Бигл», принадлежащего королевскому флоту Великобритании. Легендарная экспедиция длилась с 1831 по 1836 год. Фицроя назначили капитаном «Бигла» в 1829 году, после того как предыдущий капитан покончил жизнь самоубийством. Дарвина приняли в члены экипажа, а деньгами ему помог его дядя Джосайя Ведвуд (занимавшийся гончарным делом).
Из-за штормов «Биглу» дважды пришлось возвращаться в гавань, но 27 декабря 1831 года он наконец поднял якорь и отправился в экспедицию, которая озарила новым светом весь научный мир. Деревянное судно длиной 25 метров и весом в 242 тонны отправилось к берегам Южной Америки. Тогда-то и сбылись худшие опасения Дарвина: интересное путешествие вскоре превратилось в однообразные тяжелые будни, заполненные рутинными обязанностями и окрашенные в темные тона из-за постоянного недомогания.
Иногда Дарвин проводил в каюте целые дни, не выходя на палубу.
Наконец «Бигл» достиг Южной Америки и направился к Бразилии и Аргентине, проводя гидрографические съемки берегов. Пройдя через полосу бушующих штормов у мыса Горн, он повернул на север и проплыл вдоль побережья Чили и Перу. К счастью для Дарвина, иногда наступали периоды отдыха, когда «Бигл» опускал якорь и снаряжал фуражиров для приобретения съестных припасов. Высадившись на землю, Дарвин зря время не терял. Его буквально манили все эти новые для него места, служившие пристанищем необычных и пленяющих воображение форм жизни. Он заходил далеко в глубь островов, коллекционировал животных, неизвестных науке, собирал окаменелости.
Однако наибольший вклад в науку он сделал, посетив острова Галапагос. Именно там ему пришла мысль о естественном отборе, впоследствии оформившаяся в теорию эволюции, которую мы сегодня называем «дарвинизм». Покинув в 1835 году Галапагосы, корабль продолжил плаванье, пересек Тихий океан, подошел к Австралии, затем прошел по Индийскому океану и направился обратно к берегам Британии.
См. также статьи «Дарвин, Чарльз «Дарвинизм», «Галапагос, острова», «Естественный отбор».
Кембрийский период (540–505 миллионов лет назад) можно назвать эпохой беспозвоночных. Представьте себе, что все космические корабли, сверхзвуковые самолеты и другие средства передвижения, которые только в состоянии создать человеческий гений, были бы разработаны за какое-нибудь десятилетие XV века. Современные историки наперебой предлагали бы свои объяснения этого удивительного феномена, случившегося за такой короткий период времени. Приблизительно также палеонтологи относятся и к необычайной эволюционной активности, имевшей место в кембрийский период. В 1933 году ученые предположили, что в течение 10 миллионов лет живые организмы развивались с такой скоростью и небывалым разнообразием, какие превышают все, что было до того или после того. За предыдущие три миллиарда лет самое лучшее, что создала природа, в нашей аналогии с транспортом можно сравнить разве что с лодкой. Это были водоросли, некоторые плоские черви и загадочные представители эдиакарской фауны. Затем, без видимых на то причин (по крайней мере, от переходного периода не осталось почти никаких следов), фауна развивалась с бешеной скоростью, если сравнивать с обычным темпом эволюции. В раннекембрийский период возникло несколько хорошо описанных групп беспозвоночных. Это были первые животные с головой, средней и задней частями, с кишечником и сегментами. Впервые также появились кровь, раковины и усики. В одном эволюционном скачке возникли почти все формы тела, характерные для современных беспозвоночных и для некоторых исчезнувших.
В середине 1990 годов группа ученых из Калифорнии предложила интересное объяснение появления такого разнообразия видов за небольшой промежуток времени. Они выдвинули гипотезу, согласно которой в то время возникли неактивизированные в личиночном состоянии клетки. В период созревания их приводят в действие гомеотические гены. Когда в процессе эволюции появились такие гены, то создался потенциал для взрывообразного развития беспозвоночных кембрия и эпохи беспозвоночных.
См. также статью «Эдиакарская фауна».
Земноводные были широко распространены и процветали в каменноугольный период (360–286 миллионов лет назад). Многие древние виды значительно превышали по размерам современные. Суровые, пустынные условия девонского периода (410–360 миллионов лет назад) послужили так называемым давлением отбора и наложили ограничения на основную форму земноводных. У них развились поза с опором на четыре конечности с приподнятой головой и бочкообразное тело с легкими. Климатические изменения привели к появлению многочисленных болот, изобилующих жизнью, — климат каменноугольного периода как нельзя лучше подходил для образа жизни земноводных. В процессе адаптивной радиации группа земноводных расширилась, освоила все теплые мелководья, и некоторые ее представители вернулись к водному образу жизни, какой мы наблюдаем у современных тритонов и некоторых саламандр.
Вполне вероятно, что земноводные произошли от нескольких групп кистеперых рыб с зачатками легких, подобных целаканту, поскольку некоторые виды девонских кистеперых обладали чертами скелета, свойственными более поздним земноводным. У одних рыб было по две пары плавников, похожих на конечности для передвижения по суше, а у других были ноздри, напоминающие ноздри современных лягушек. Окаменелый скелет самого древнего земноводного найден в 1930 годах в верхнедевонских отложениях Гренландии; многие подобные находки были сделаны также в середине 80—90-х годов XX века. Останки этого ископаемого животного, ихтиостеги (Ichthyostega) — одни из самых хорошо сохранившихся экземпляров так называемых связующих звеньев, то есть животных, сочетающих в себе признаки разных классов. Но позже в раннедевонских отложениях Австралии были найдены отпечатки ног настоящего земноводного. У ихтиостеги сочетались черты рыб и земноводных. Ее органы чувств и длинный хвост с плавником похожи на соответствующие органы рыб, а широко расставленные конечности и растянутые ребра — на конечности и ребра земноводных. Хотя скелет ихтиостеги и признан на настоящий момент самым древним полным скелетом земноводного, непохоже, что она была предком современных земноводных. Скорее всего, это был один из многих «экспериментов» девонского периода, большинство из которых превратилось в окаменелости, не оставив прямых потомков.
См. также статьи «Адаптивная радиация», «Целакант».
Во время позднего пермского и раннего триасового периодов (около 245 миллионов лет назад), приблизительно тогда, когда предки динозавров набирали силу и становились хозяевами суши, во многих средах обитания распространились представители другой группы пресмыкающихся — синапсиды. В их число входили различные виды, от более примитивных рептилий до существ, похожих на млекопитающих, — терапсид (зверообразных ящеров).
Одним из первых нововведений в эволюции синапсид стало развитие довольно неудобного механизма контроля температуры. У некоторых видов появились обширные складки кожи и пластины на спинах, так называемые паруса, поддерживаемые длинными позвонками. Большая площадь поверхности этих парусов, снабженных густыми кровеносными сосудами, позволяла таким животным поглощать солнечную энергию, когда им было холодно, и выделять тепло, когда им было жарко. Постоянная температура тела позволила синапсидам поддерживать более или менее постоянную жизненную активность, независимо от внешней температуры, и это послужило важным шагом на пути развития температуро независимых ферментных и гормональных систем, которые повысили интенсивность обмена веществ. Такие черты свойственны организмам млекопитающих, которые, возможно, и произошли от них. Некоторые синапсиды, которые, вероятнее всего, были предками млекопитающих, развили более эффективные способы передвижения, питания и дыхания.
