Вселенная внутри нас: что общего у камней, планет и людей - Нил Шубин

Лотерея?

В конце 60-х годов молодой человек по имени Томас Шопф задался целью изменить наше восприятие прошлого, не слишком беспокоясь, что это кому-то может не понравиться. Он видел, что очень многие палеонтологи работают с одной небольшой группой животных, относящихся к строго ограниченному небольшому отрезку времени. Вся палеонтология представляла собой набор разрозненных исследований. Но если мы хотим ответить на глобальные вопросы, подход следовало изменить. Стивен Джей Гулд однажды заметил, что Шопф желал «спасти палеонтологию», введя в нее математическую точность.

Понимал это Шопф или нет, но он пытался вернуться к идеям Джона Филлипса. «Что еще мы можем с этим сделать?» — с такими словами Шопф обратился к необычной аудитории. Он пригласил нескольких крупнейших палеонтологов в Вудсхоулский океанографический институт на полуострове КейпКод. Когда они приехали, то обнаружили на столах тома «Основ палеонтологии беспозвоночных». Им предстояло продолжить дело, начатое Ньюэллом. Самые выдающиеся умы, вооруженные самым полным описанием всех известных окаменелостей, на три дня закрылись в кабинете института на берегу океана. Из этого могло получиться нечто фантастическое. Вообще говоря, вся эта история несколько напоминала роман Агаты Кристи.

Каков же был результат организованного Шопфом трехдневного столкновения всех собранных к тому времени палеонтологических данных с несколькими лучшими умами? Присутствовавший там коллега Шопфа из Чикаго так описал результат: «Мы не сдвинулись с места. Абсолютный ноль». К счастью, в последний день Стивен Джей Гулд привел одного из своих студентов. Этого компьютерного гения звали Джек Сепкоски, и он только что окончил университет Нотр-Дам в штате Индиана.

Не сохранилось свидетельств о том, что говорил или делал юный Сепкоски на собрании. Однако после собрания Гулд поручил ему представить «Основы палеонтологии» и результаты различных палеонтологических исследований в виде базы данных, в которой для каждой группы окаменелостей были бы точно указаны интервалы геологической временной шкалы, к которым эта группа приурочена. Это было в 1972 году. Сепкоски принялся за работу и стал понемногу компилировать данные. Его база данных росла и росла. Он продолжал начатое дело, даже когда сам стал профессором Чикагского университета. Спустя десять лет после встречи в Океанографическом институте первая пригодная для использования палеонтологическая база данных была готова.

Я был тогда студентом и хорошо помню, что база Сепкоски стала главным предметом обсуждения среди палеонтологов. При учете всей имевшейся информации выяснилось, что развитие жизни на Земле ни в коем случае нельзя считать случайным. Ранний период развития животного мира сопровождался очень быстрым расширением разнообразия с последующим выходом на некое плато. Со временем число видов животных то слегка увеличивалось, то уменьшалось; при этом можно выделить пять временных интервалов, когда количество видов сокращалось катастрофически. Самый известный эпизод — тогда погибли все динозавры — произошел примерно шестьдесят пять миллионов лет назад (так называемое массовое вымирание на рубеже мелового и палеогенового периодов). Вместе с динозаврами исчезли морские и летающие пресмыкающиеся, аммониты, сотни менее известных существ. Другие эпизоды массового вымирания случились 375 и 200 миллионов лет назад. Картина во всех случаях примерно одна и та же: множество видов во всем мире в какой-то момент одновременно исчезают. Один такой эпизод чуть было не закончился полным исчезновением жизни на Земле: двести пятьдесят миллионов лет назад погибло 90 % видов морских существ.

Итак, катастрофы — не выдумка чудаковатых ученых, а факт, определяющий развитие нашего мира. И, как выяснилось уже после открытия Альваресов, смертельную опасность представляют не только астероиды. Ответственность за некоторые глобальные изменения на планете, в которых неповинны астероиды, можно возложить на извержения вулканов и химические изменения в океанах. Эти знания позволяют нам задаться новыми важными вопросами.

Кто выживает в глобальных катастрофах? Существуют ли правила, определяющие реакцию живых организмов на катаклизм? К великому сожалению, ни Шопф, ни Сепкоски не дожили до появления первых ответов. Шопф всегда жил в очень напряженном рабочем ритме, он просто не умел отдыхать. Он полностью погружался в решение задачи и работал круглосуточно. Его сердце не выдержало в 1984 году, во время геологической экспедиции, и работа остановилась навсегда. Шопфу было сорок четыре года. Сепкоски умер у себя дома в Чикаго в 1999 году. Ему было пятьдесят.

После смерти Шопфа на его место в Чикаго взяли другого неугомонного ученого — Дэвида Яблонски. Кабинет Яблонски находится недалеко от моего, а лаборатория Дэйва представляет собой большое открытое помещение. Точнее, это помещение было большим и открытым до того, как туда переехала его коллекция из тысяч книг, статей и журналов. Добраться до стола Дэйва у дальней стены очень непросто. Требуется пробираться через лабиринт, образованный колоннами из журналов высотой по пояс и книг — высотой по грудь. От его стола невозможно разглядеть дверь: ее заслоняют все эти книги и оттиски. Но если вы попросите Дэйва разыскать какую-нибудь статью, он безошибочно выудит ее из стопки. Я с трудом нахожу дорогу в этом лабиринте, а он точно знает, где что. Его ни в коем случае нельзя назвать неорганизованным человеком. Его комната полностью соответствует его способности находить порядок среди хаоса.

Дэйв анализирует палеонтологические базы, подобно тому, как за сорок лет до него это пытались сделать ученые, собравшиеся в Вудсхоулском институте. Он обращает внимание в первую очередь на животных с твердым минеральным скелетом, поскольку их много и они хорошо сохраняются в виде окаменелостей. Дейва вдохновляет поиск крупномасштабных закономерностей. При этом любой измеряемый параметр может стать предметом анализа: от размеров животного до времени его распространения или ареала.

Отделить сигнал от шума в таких исследованиях — задача непростая. Представьте, что вам нужно сравнить окаменелости каких-то видов организмов и ответить на вопрос, какой из них в отдаленном прошлом был более многочисленным. Начнем с очевидного. Нужно подсчитать все окаменелости этих видов во всех музеях и коллекциях мира и найти тот вид, который наиболее широко там представлен. Но мы быстро поймем, что некоторые окаменелости встречаются чаще прочих, поскольку они лучше сохраняются (или, может быть, их легче найти). Другие окаменелости могут быть представлены широко потому, что коллекционеры их особо выделяют или отбирают в связи с выполнением какого-то научного проекта. Например, если вы взглянете на нашу коллекцию, собранную в Арктике, то обнаружите, что в ней явно преобладают зубы и задние части челюстей. Означает ли это, что в прошлом зубы и челюсти встречались чаще других частей животных? Конечно, нет. Это означает лишь, что они хорошо сохраняются и найти их проще, чем другие части скелета. Дэвид Яблонски и его коллеги потратили много времени, пытаясь убрать из данных эти искажения и случайный шум, чтобы составить подлинную летопись жизни на нашей планете в разные времена.

Двустворчатые моллюски, такие как устрицы, мидии и их родственники — не только украшение обеденного стола, но и доминирующий элемент среди всех окаменелостей. Ископаемых двустворчатых моллюсков находят на территории древних озер, рек и океанов. Они заполняют полки и кабинеты во всех палеонтологических коллекциях мира. Обилие этих окаменелостей (двустворчатые моллюски живут на планете более пятисот миллионов лет) делает их идеальным объектом для изучения изменения биоразнообразия во времени.

Чтобы взглянуть на проблему глазами Дэйва, нужно представить три с половиной миллиарда лет истории жизни на Земле как одну длинную игру на выживание, в которой выигрывали виды, жившие дольше и производившие более многочисленное потомство. А теперь подумайте о том, какие факторы помогают организмам выживать и воспроизводиться. Если речь идет о животных, мы назовем такие признаки, как способность быстро бегать, высоко прыгать и ловко лазать, а также иметь челюсти, приспособленные для употребления определенного рода пищи. В какое-то время хорошо быть большим, а в какое-то — маленьким. Нужно определить, насколько эффективно животное питается, воспроизводится и двигается. На основании этих показателей можно предсказать, кто выйдет победителем: быстрые одолеют медленных, плодовитые — менее плодовитых, и так далее. Десятки или даже сотни миллионов лет эти признаки обеспечивают успешное развитие определенных видов. Затем следует понять, как эти признаки помогают животным пережить глобальную катастрофу. Казалось бы, наличие подобных признаков — надежный ключ к успеху. Так вот: все это абсолютно неверно.