ИЗ МОРЯ

Трудно представить более отважный и переворотный шаг, чем выход из воды на сушу. Это почти как полет в космос.

Эти две зоны жизни разняться по стольким показателям, что для перехода из одной в другую требуются радикальные сдвиги почти во всех частях тела.

Жабры хороши в извлечении кислорода из воды, но почти бесполезны на воздухе, а легкие бесполезны в воде.

Способ передвижения, который быстр, элегантен и эффективен в воде, опасно неуклюж на суше, и наоборот.

Не удивительно, что «рыба на суше» или «как утопленник» [в английском] стали пословицами.

И не удивительно, что «недостающие звенья» в этой области ископаемой летописи привлекают более чем обычных интерес.

Если вы пройдете назад достаточно далеко, все жили в море — водяной, соленой альма матер всей жизни.

В разных местах эволюционной истории, предприимчивые индивиды многих разных групп животных выходили на сушу, иногда в конечном итоге в иссушенную пустыню, захватывая с собой свою собственную морскую воду в крови и клеточных тканях.

В добавок к рептилиям, птицам, млекопитающим и насекомым, которых мы видим вокруг нас, другие группы, также преуспевшие в совершение броска из водяной колыбели, включают скорпионов, улиток, ракообразных, таких как мокрицы и наземные крабы, многоножек и сороконожек, пауков и их родню, и по крайней мере три группы червей.

И мы не должны забывать про растения, заготовителей годного к использованию углерода, без чьего предшествующего завоевания суши никаких других миграций не случилось бы.

К счастью, такие промежуточные этапы нашего исхода, как выход рыб на сушу, хорошо задокументированы ископаемой летописью.

Так же, как и переходные стадии пути, идущего обратно, гораздо позднее, когда предки китов и дюгоней оставили свой тяжело завоеванный дом на суше и вернулись в моря предков.

В обоих случаях когда-то отсутствовавшие звенья теперь многочисленны и украшают наши музеи.

Когда мы говорим «рыбы» вышли на сушу, мы должны помнить, что «рыбы», как и «рептилии», не составляют естественной группы.

Рыбы определяются через исключение.

Рыбы — это все позвоночные, кроме тех, что вышли на сушу.

Поскольку вся ранняя эволюция позвоночных имела место в воде, не удивительно, что большинство выживших веток дерева позвоночных все еще находится в море.

И мы все еще называем их «рыбами», даже если они лишь отдаленно родственны другим «рыбам».

Форель и тунец являются людям более близкими кузенами, чем акулам, но мы называем их всех «рыбами».

И двоякодышащие рыбы и латимерии более близкие родственники людям, чем форели и тунцу (и, конечно, акулам), но, опять же, мы называем их «рыбы».

Даже акулы более близкие родственники людям, чем миногам и миксинам (единственным современным оставшимся в живых, когда-то процветавшим и разнообразным группам бесчелюстных рыб), но снова, мы всех их называем рыбами.

Позвоночные, чьи предки никогда не отважились выйти на сушу, все выглядят как «рыбы», все они плавают как рыбы (а не как дельфины, которые изгибают спину вверх-вниз при плавании, вместо из-стороны-в-сторону у рыб) и, я подозреваю, все они на вкус как рыба.

Для эволюциониста, как мы увидели в случае рептилий и птиц, «естественной» группой животных является группа, все члены которой более близкие родственники друг другу, чем какому либо животному вне группы.

«Птицы», как мы видели, представляют естественную группу, так как их объединяет наиболее поздний общий предок, не являющийся предком каких-либо не-птиц.

По тому же принципу «рыбы» и «рептилии» не являются естественными группами.

Наиболее поздний общий предок всех «рыб» является также общим предком многих не-рыб.

Если мы отставим наших далеких родственников, акул, в одну сторону, мы, млекопитающие, будем относиться к другой естественной группе, включающей всех современных костистых рыб (костистых в контрасте с хрящевыми акулами).

Если мы отставим в одну сторону костистых «лучеперых рыб» (лосось, форель, тунца, скалярий: почти всех рыб, которые вы можете видеть кроме акул), естественная группа, к которой мы принадлежим, включает всех наземных позвоночных плюс так называемых лопастеперых рыб.

Именно из рядов лопастеперых рыб вышли мы, и должны уделить особое внимание лопастеперым.

Лопастеперые на сегодня сократились до двоякодышащих и целакантов («сократились» в качестве «рыб», но очень солидно распространились на суше: мы, наземные позвоночные — отклонившиеся от нормы двоякодышащие).

«Лопастеперые» они потому, что их плавники больше похожи на ножки, чем на лучи плавников у знакомых рыб.

В самом деле, «Старые Четвероногие» было названием популярной книги, написанной Дж. Л.Б.Смитом, южноафриканским биологом, внесшим самый крупный вклад в привлечение всемирного внимания к ним после того, как первый экземпляр был открыт в 1938 году в улове южноафриканского траулера: «Я бы не был более удивлен, если бы увидел динозавра, идущего по улице».

Целаканты были известны ранее как ископаемые, но считалось, что они вымерли во времена динозавров.

Смит трогательно написал о том моменте, когда он впервые взглянул на удивительную находку, для чего был вызван первооткрывателем, Маргаритой Латимер (позднее он назвал рыбу латимерия), чтобы дать свое экспертное мнение:

«Мы пошли прямо в музей.

Мисс Латимер временно отсутствовала, смотритель сопроводил нас во внутреннюю комнату и там был Целакант, да, о боже! Хотя я пришел подготовленным, тот первый взгляд был для меня как ослепительный взрыв и заставил меня почувствовать себя трепетно и необычно, мое тело трясло.

Я стоял как остолбеневший.

Да, не было ни тени сомнения, чешуйка к чешуйке, косточка к косточке, плавник к плавнику, это был настоящий Целакант (латимерия).

Это могло бы быть одним из тех существ, живших 200 миллионов лет назад и оживших вновь.

Я забыл про все остальное и просто смотрел и смотрел, а затем почти боязливо приблизился и потрогал, погладил, а моя жена молча смотрела.

Мисс Латимер вошла и тепло нас приветствовала.

Только когда речь вернулась, хотя точные слова я забыл, но, должно быть, я сказал им, что все верно, это был бесспорно Целакант.

Сомнений больше не было.»

Латимерии более близкие родственники нам, чем большинству рыб.

Они несколько изменилась со времени нашего общего предка, но не достаточно, чтобы быть перемещенными из категории животных, которые, в просторечии и для рыбака, будут классифицироваться как рыбы.

Но они и двоякодышащие рыбы определенно более близкие родственники нам, чем форель, тунец и большинство рыб.

Латимерии и двоякодышащие рыбы — примеры «живых ископаемых».

Однако мы не происходим от современных двоякодышащих рыб или целакантов.

Мы разделяем с двоякодышащей рыбой общего предка, который больше походил на двоякодышащих рыб, чем на нас.

Но и на них тоже не слишком.

Двоякодышащые рыбы могут быть живыми ископаемыми, но они все таки не слишком похожи на наших предков.

В поисках предков, мы должны вместо «живых ископаемых» искать в породах реальные окаменелости.

И в особенности мы интересуемся ископаемыми девона, которые охватывают переход между жившими в воде рыбами и первыми позвоночными животными, жившими на суше.

Даже при поиске среди реальных ископаемых мы были бы слишком оптимистичны, если бы надеялись буквально найти наших предков.

Можно, однако, надеяться найти родственников наших предков, достаточно близких, чтобы приблизительно рассказать нам, на что они походили.

Один из самых известных пробелов в ископаемой летописи — достаточно заметный, чтобы ему дали название, «Пробел Ромера» (A. Ш. Ромер был известным американским палеонтологом), длился приблизительно c 360 миллионов лет назад, конца Девонского периода, приблизительно до 340 миллионов лет назад, раннего Каменноугольного периода, «Каменноугольной свиты».

После Пробела Ромера мы находим несомненных амфибий, ползающих через болота, богатую радиацию саламандроподобных животных, некоторые из которых были размером с крокодилов, которых они поверхностно напоминали.

Кажется, это был век гигантов, поскольку были стрекозы с размахом крыльев с мою руку, крупнейшие насекомые, которые когда-либо жили.

Начиная приблизительно с 340 миллионов лет назад, мы практически могли бы назвать каменноугольный период земноводным аналогом эпохи динозавров.

До него, однако, был Пробел Ромера.

А до своего пробела Ромер мог бы видеть только рыб, лопастеперых рыб, живших в воде.

Где были промежуточные формы, и что вынудило их рискнуть выйти на сушу?

В Оксфорде мое студенческое воображение было распалено лекциями необычайно осведомленного Гарольда Пьюзи, у которого, несмотря на его сухое и протяжное произношение, был дар среди высохших костей видеть животных из плоти и крови, которые должны были добывать пропитание в давно ушедшем мире.

Его эвокация того, что заставило некоторых лопастеперых рыб развивать легкие и лапы, полученная от самого Ромера, была незабываемо логична для моих студенческих ушей, и она все еще логична для меня даже при том, что является менее модной среди современных палеонтологов, чем это было во время Ромера.

Ромер, и Пьюзи, представлял себе ежегодную засуху, во время которой озера, пруды и ручьи пересыхали, затопляясь снова лишь в следующем году.

Рыбы, живущие в воде, могли извлечь выгоду из временной способности выжить на суше, когда они тащились из мелкого озера или пруда, находящегося под угрозой неизбежного пересыхания, к более глубокому, в котором они могли выжить до следующего влажного сезона.

Согласно этому взгляду, наши предки не столько выходили на сушу, как использовали сушу в качестве временного моста, чтобы убежать обратно в воду.

Многие современные животные делают то же самое.

К большому сожалению, Ромер предварял свою теорию преамбулой, целью которой было показать, что Девонская эра была временем засухи.

В результате, когда более позднее свидетельства подорвали это допущение, оно, казалось, подорвало всю теорию Ромера.

Он добился бы большего успеха, опустив преамбулу, которая, в любом случае, была избыточной.

Как я доказывал в «Рассказе Предка», теория по-прежнему работает, даже если девон был менее засушливым, чем Ромер первоначально думал.

Так или иначе, давайте вернемся к самим ископаемым.

Они по капле набираются в позднем девоне, периоде, непосредственно предшествующем каменноугольному: дразнящие следы «недостающих звеньев», животные, прошедшие некоторый путь к заполнению пробела между лопастеперыми рыбами, столь многочисленными в девонских морях, и амфибиями (земноводными), которые позже ползали через болота каменноугольного периода.

Со стороны рыб в этом пробеле эустеноптерон был обнаружен в 1881 году в коллекции окаменелостей из Канады.

Он, кажется, был охотящейся на поверхности рыбой и, вероятно, никогда не выходил на сушу, вопреки некоторым ранним художественным реконструкциям.

Однако у него действительно было несколько анатомических общих черт с амфибиям 50 миллионов лет спустя, включая кости его черепа, зубы и, прежде всего, его плавники.

Хотя они, вероятно, использовались для плавания, а не ходьбы, кости повторяют типичную структуру тетрапода (название, данное всем наземным позвоночным животным).

В передней конечности единственная плечевая кость была соединена с двумя костями, лучевой и локтевой, соединяющимися с большим количеством мелких костей, которые мы, тетраподы, назвали бы запястьем, пястью и пальцами.

И задние конечности обнаруживают схожую тепраподоподобную структуру.

Затем, около земноводной стороны пробела, приблизительно 20 миллионов лет спустя, на границе между девонским и каменноугольным периодом, большое оживление было вызвано в 1932 году открытием на острове Гренландия ихтиостеги.

Между прочим, не заблуждайтесь мыслями о холоде и льде.

Гренландия в дни ихтиостеги была на экваторе.

Ихтиостега была впервые реконструирована шведским палеонтологом Эриком Ярвиком в 1955 году, и снова он изобразил ее как более близкую к обитателям суши, чем это делают современные эксперты.

Последняя реконструкция Пера Альберга из старинного университета Ярвика в Уппсале, помещает ихтиостегу преимущественно в воду, хотя она, вероятно, совершала время от времени рейды на сушу.

Однако она больше походила на гигантскую саламандру, чем на рыбу, и у нее была плоская голова, характерная для амфибий.

В отличие от всех современных тетрапод, которые имеют по пять пальцев на руках и ногах (по крайней мере в зародыше, хотя их могут потерять некоторые взрослые особи), у ихтиостеги было по семь пальцев.

Кажется, что ранние тетраподы обладали большей свободой «экспериментировать» с количеством пальцев, отличным от того, которое мы имеем сегодня.

Предположительно в некоторой точке эмбриологические процессы зафиксировались на пяти пальцах, и сделанный шаг был трудно обратим.

Хотя стоит признать, не так уж и необратим.

Существуют отдельные кошки, и даже люди, которые имеют шесть пальцев.

Эти дополнительные пальцы, вероятно, возникли благодаря ошибке дупликации в эмбриологии.

Другим захватывающим открытием, также из тропической Гренландии и также датирующийся границей между девоном и каменноугольным периодом, была акантостега.

У акантостеги также был плоский, череп земноводного, и подобные тетраподным конечности; но она также отошла, даже еще дальше ихтиостеги, от того, что мы считаем пятипалым стандартом.

У нее было восемь пальцев.

Ученые, внесшие максимальный вклад в эти наше знания, Дженни Клэк и Майкл Коутс из Кембриджского университета, полагают, что, как и ихтиостега, акантостега была в значительной степени водным обитателем, но у нее были легкие, и ее конечности сильно предполагают, что она могла при необходимости находится на суше, так же как в воде.

Опять же, она выглядела довольно похожей на гигантскую саламандру.

Возвращаясь назад, к рыбьей стороне водораздела, Panderichthys из позднего девона также немного более подобен амфибии, и слегка менее подобен рыбе, чем Eusthenopteron.

Но если бы вы увидели его, вы бы наверняка назвали его рыбой, а не саламандрой.

Таким образом, у нас остается разрыв между Panderichthys, рыбой, подобной амфибии, и акантостегой, амфибией, подобной рыбе.

Где «недостающее звено» между ними? Команда ученых из Университета Пенсильвании, включая Нила Шубина и Эдварда Дэешлера, намерились найти его.

Шубин сделал их поиски основанием для восхитительного ряда размышлений о человеческой эволюции в своей книге «Внутренняя рыба».

Они специально продумали то, где могло бы быть лучшее место для поиска, и тщательно выбрали скалистую область точно конца девонского периода в канадской Арктике.

Они нашли золотой зоологический самородок.

Тикталик! Имя, о котором никогда не забудут.

Оно происходит от слова из лексикона инуитов обозначающее больших пресноводных рыб.

Что касается видового имени, roseae, позвольте мне рассказать предостерегающую историю против меня самого.

Когда я впервые услышал название и увидел фотографии, похожие на те, что воспроизведены на цветной странице 10, на ум немедленно пришел девонский «Старый Красный Песчаник», цвет давшего ему имя графства Девоншир, цвет Петры («Красно-розовый город, почти такой же старый, как само время»).

Увы, я был совершенно неправ.

Фотография преувеличивает розоватый оттенок.

Название было выбрано в честь спонсора, который помогал финансировать экспедицию в Арктику девона.

Мне выпала такая честь, чтобы доктор Дэшлер показал мне тиктаалика, Tiktaalik roseae, когда я обедал с ним в Филадельфии, вскоре после его открытия, и вечный зоолог во мне — или, возможно, моя внутренняя рыба — потерял дар речи.

Мне представилось, что через розовые очки я смотрел в лицо своему прямому предку.

Как бы это не было нереалистично, это не-столь-розово-красное ископаемое было на сколько близко, насколько я вообще мог приблизиться к настоящему мертвому предку, почти такому же старому как время.

Если бы вы встретили реального живого тиктаалика, лицом к лицу, вы бы отшатнулись, как будто вам угрожает крокодил, именно его напоминает его морда.

Голова крокодила на туловище саламандры, приложенная к задней части и хвосту рыбы.

В отличие от рыб, у тикталика была шея.

Он мог поворачивать голову.

Почти в каждой детали, тикталик — совершенное недостающее звено — совершенное, потому что оно почти точно делит различия между рыбами и амфибиями, и совершенное, потому что оно больше не недостающее.

У нас есть это ископаемое.

Вы можете увидеть его, коснуться его, попытаться оценить ее возраст — и потерпеть неудачу.