Рис. 5. «Каменный язык» (зуб акулы) и «громовая стрела», или «чертов палец» (ростр белемнита). Стено показал, что такие окаменелости не возникли внутри горных пород, а попали в них, когда породы еще были мягким илом на морском дне.
Окаменелости, или ископаемые остатки, — это следы прежней жизни, сохранившиеся в геологических отложениях благодаря природным процессам. Это могут быть подлинные кости, раковины или ткани либо оттиски и отпечатки, сохраненные другим материалом, включая полые формы, откуда был удален первичный материал, или же естественные отливки, выполненные каким-то другим минералом, заполнившим такую литейную форму. Следы, оставшиеся там, где животное ползало, ходило или рыло норы, и окаменевшие экскременты (которые называют копролитами и ценят как драгоценные камни из-за того, что содержащиеся в них фосфаты часто образуют бирюзу) — это тоже окаменелости.
До XIX в. к «окаменелостям» относили все, что было выкопано из горных пород (латинское слово fossilis означает ископаемый). Поэтому минералы считались окаменелостями, и причудливые органические образования, обнаруживаемые в горных породах, изучались минералогией. Но когда в XIX в. поняли, что такие находки чрезвычайно важны не только для восстановления истории развития жизни, но и для определения относительного возраста пород, их содержащих, палеонтология отделилась от минералогии и стала развиваться как самостоятельная наука. Сейчас окаменелости важны для нас только тем, что они отражают присутствие живых организмов в прошлом.
Такие предметы, конечно, вызывали любопытство с древнейших времен, особенно когда образования, очень напоминавшие морские раковины, находили вдали от моря, даже высоко в горах, или когда в породах, слагающих крутые обрывы, обнаруживали предметы, очень похожие на кости существующих животных, но чем-то отличающиеся от них, иногда гигантского размера. Некоторые из них становились предметами мистических поклонений, первобытные жрецы хранили их в священных местах как знак своего особого могущества или хоронили вместе с умершим. Возникли легенды о том, что скопления раковин высоко в горах были когда-то местами стоянок путешественников, приносивших с собой свои взятые в плавание припасы, а кости, иногда более крупные, чем кости известных животных, указывали места, где обедали существовавшие прежде великаны. С усилением веры в бога и дьявола стали считать, что окаменелости мог рассеять дьявол для искушения верующих. Эту точку зрения еще в XVIII в. изучали в Оксфордском университете.
Рис. 5. «Каменный язык» (зуб акулы) и «громовая стрела», или «чертов палец» (ростр белемнита). Стено показал, что такие окаменелости не возникли внутри горных пород, а попали в них, когда породы еще были мягким илом на морском дне.
Древние греки полагали, что янтарь («рысий камень»), который попадал к ним торговым путем с Балтики, представлял собой окаменелую мочу рысей, чем объясняли находки в янтаре целых насекомых многих видов. Это поучительный пример того, как развивается наука. То, что в янтаре часто встречались насекомые, прекрасно сохранившиеся вплоть до тончайших волосков, было загадкой. Янтарь должен был быть спокойно текущей жидкостью, когда в него попадали насекомые. Цвет наводил на мысль о моче. Кровь затвердевает, так почему не может затвердеть моча? Янтарь пришел с севера, из области обитания северной рыси. В эту догадку верили веками, хотя она основывалась на ошибочном предположении. Значительная часть всей ткани науки и по сей день содержит нити основы, которые оказались ложными. Но пока мы не выйдем из общей ткани принятых убеждений, мы об этом не подозреваем.
Широко распространенные в Западной Европе белемниты произошли от животных, родственных кальмарам, но их твердая часть, которую находят в виде окаменелости, выглядит как превратившаяся в камень сигара (рис. 5). Их назвали «громовыми стрелами», полагая, что они образовались, когда удар молнии пронизал горные породы; их считали дурными предзнаменованиями. Даже в Англии XVII в. компетентные биологи, такие, как Э.Ллойд — валлиец, составивший превосходный каталог всех окаменелостей Музея Ашмола* в Оксфордском университете, — не догадывались, от какого вида животных остались «громовые стрелы». Ископаемые белемниты чем-то напоминают истинные фульгуриты (от латинского слова fulgur — молния), которые образуются, когда молния проходит сквозь тонкий слой сухого песка в лежащий под ним влажный песок, обладающий высокой проводимостью, формируя трубки оплавленного кварца размером в человеческий палец.
Ископаемые зубы акулы длиной до 12 см тоже встречались довольно часто, так как акулы — очень примитивные рыбы, у которых нет костных челюстей и зубы выпадают (рис. 5). До XVII в. эти окаменелости не распознавали как зубы и называли «каменными языками», думая, что это окостеневшие языки рептилий или драконов, рассеянные злыми духами.
Долго просуществовало древнее представление о том, что окаменелости — это семена или зародыши, которым не удалось вызреть. Это соответствовало идеям о самопроизвольном зарождении живых организмов в горных породах. Действительно, в подтверждение такой точки зрения и сейчас еще повторяются рассказы шахтеров и рабочих каменоломен, находящих живых лягушек или жаб в только что вырубленных породах глубоко под землей.
С очень давних времен некоторые ученые, например Ксенофан из Колофона (540—480 до н.э.) и Геродот (484?—425 до н.э.), приходили к выводу, что окаменелости на самом деле представляют собой остатки живших прежде организмов, и вопрос не в том, что они существовали, а в том, как они оказались там, где их обнаружили. Ксенофан утверждал, что морские раковины, встречающиеся на суше вдали от моря, оказались здесь потому, что в прошлом суша находилась ниже уровня моря. Когда Геродот установил, что дельта Нила была намыта сильными ежегодными наводнениями этой огромной реки, он заявил, что Египет был даром Нила, а подсчитав ежегодный прирост дельты, он осознал, как много прошло времени. Весь Нижний Египет находился ниже уровня моря, и потому там оказались окаменелости. Это заключение одобрил Аристотель в своей «Метеорологии» и двумя столетиями позже подтвердил Эратосфен, обнаруживший огромное количество морских раковин на суше в 3000 стадий (около 600 км) от моря. Страбон (63 до н.э. — 24 н.э.), греческий географ и историк, был полностью с этим согласен, и среди многих примеров движения суши относительно моря он приводилг. Спина (вблизи Равенны), прежде бывший морским портом, но в его время находившийся в 90 стадиях (около 18 км) от берега моря.
Однако догадки Ксенофана, Геродота и других, придерживавшихся подобного мнения, не привели к окончанию спора, и дискуссии о природе и значении окаменелостей продолжались в Европе еще 2000 лет везде, где можно было, не опасаясь, думать вслух. Тем временем в Китае Ло Хань в IV в. н.э., Ли Тао-Юань в VI в., Йен Чжен-Чжань в VIII в., Шень Хуа в XI в. и Чжу-Си в XII в. установили истинную природу окаменелостей, рассмотрели, как они образовались, и то же самое сделал Мохаммед Казвини в Аравии в XIII в.
Наконец, в Италии настала эпоха Возрождения. Во Флоренции под покровительством Козимо де Медичи возникла Академия Платона, вслед за которой в 1520г. образовалась Академия в Падуе, затем в 1560 г.— Академия естественных наук в Неаполе и в 1570г. — Академия Рыси в Риме. Вслед за Италией в течение следующих двух столетий стали развиваться науки на севере: в 1633г. была создана Французская академия, в 1656г. — Академия наук в Париже, в 1660г. возникшие десятилетием раньше неофициальные научные общества Карл II объединил в Лондонское королевское общество; в 1700г. образовалась Академия наук в Берлине, в 1725г. — Королевское научное общество вг. Упсала и в том же году—Санкт-Петербургская Академия, основанная императрицей Екатериной Первой. Рождение этих академий, господство латыни как языка научного общения, ослабление оков Священного писания, распад феодального общества и рост отдельных элементов капитализма были близкими по сути фазами общего социального развития во всем христианском мире. Но в Италии геология шла всегда впереди до того, как в XIX в. ее захватила волна национального движения и политической борьбы.
Предшественником интеллектуального возрождения в Италии был Джерардо из Кремоны (ок. 1114—1187), который перевел на латинский язык множество арабских рукописей в Толедо, и из них хлынул поток древнегреческих и древнеримских учений. Затем последовали Боккаччо, Леонардо да Винчи и Фракасторо.
Флорентийский поэт Джованни Боккаччо (1313—1375), также знаток греческих наук, писал, что ископаемые раковины в холмах Тосканы остались от организмов, прежде обитавших в море, которое когда-то там находилось, и это несмотря на его явную близость с папами в Авиньоне и Риме. Спустя примерно сто лет Леонардо да Винчи (1452—1519), отвергавший догму и старавшийся все узнать сам (он был врачом папы Павла III), понял, что ископаемые раковины были остатками живших прежде морских организмов, и написал об этом в своих заметках, хотя и неопубликованных.
Джироламо Фракасторо (1478—1553), веронский врач и философ, который был почти на тридцать лет моложе Леонардо и на которого Леонардо оказал огромное влияние, придерживался такой же точки зрения, но, как и взгляды Леонардо, его выводы были опубликованы только после его смерти. Джеронимо Кардано (1501—1576), профессор математики в Милане и врач и астролог в Вероне, в 1552г. утверждал в своем труде «De varietate Rerum» («О различных веществах»), что окаменелые раковины свидетельствуют о том, что местные холмы когда-то затоплялись морем. Бернар Палисси (ок. 1510—1589), гугенот, керамист, известный своими обожженными глазурями, жизни которого к тому же угрожала инквизиция, пришел к такому же выводу. Кроме того, он сделал еще одно важное наблюдение: ископаемые виды животных систематически отличались в существенных деталях от сравнимых с ними современных видов. Вымирания до Всемирного потопа были несовместимы с библейским описанием, и даже сам Потоп не должен был вызвать никаких вымираний, поскольку в Священном писании определенно сказано, что Ной взял с собой в ковчег всякой твари по паре.
Таким образом, опубликованные в то время работы полностью отделяли ископаемых животных от реальной жизни. Никакое иное представление не могло пройти цензуру, находившуюся под строгим надзором духовенства. В 1974г. Микель Меркати подробно описал и точно зарисовал Ватиканскую коллекцию окаменелостей, но утверждал, что это были лишь камни, которые приобрели свою форму под влиянием звезд. Германский врач Андреас Либавиус писал, что окаменелости выросли в породах из семян и превратившихся в камень соков (succus lapidius). Это было ничуть не более абсурдно, чем бытовавшее тогда мнение, что личинки мух самопроизвольно возникают в гниющем мясе, а крысы — в старых тряпках. Другие полагали, что окаменелости — это игра природы, и многие (например. Оливи из Кремоны, 1584 г.) рассматривали их как особую категорию самозарождающихся существ (sui generis), не связанных с реальными живыми организмами, но не сомневались при этом, что Бог создал их, руководствуясь своими собственными соображениями. Даже в XVIII в. швейцарский натуралист Эли Бертран полагал, что окаменелости оставил сам Создатель «предполагая обнаружить тем самым гармонию Его труда и соответствие продуктов моря таковым на суше».
Тем не менее росло число ученых, считавших, что окаменелости представляют собой остатки реально существовавших животных, которые обитали в тех местах, где их теперь обнаруживают, а поскольку уже было доказано, что христианская догма оказалась ошибочной в своем утверждении, что центром нашей планетной системы была неподвижная Земля, авторитет церкви в вопросах естествознания начал рушиться. Признание того, то окаменелости — это жившие прежде существа, утверждалось и все шире распространялось по мере того, как об этом заявили Конрад Гезнер (1565), Бернар Палисси (1580), Императо (1599), Фабио Колонна (1616), Черути и Кьокко (1622) и многие другие. Но осторожность и благоразумие все еще были необходимы, чтобы уберечься от инквизиции.
О Роберте Гуке (1635—1703), который в течение многих лет был секретарем Королевского общества, помнят благодаря его вкладу в физику и микроскопию и благодаря его неординарным изобретениям, в том числе изобретению двухцилиндрового воздушного насоса (давшего возможность его учителю Роберту Бойлю открыть свой закон), ватерпаса, ареометра, морского барометра, балансира и анкерного механизма для часов и мареографа. Однако мало что известно о его глубоком и опередившем свое время вкладе в геологию, который был забыт главным образом из-за ожесточенной вражды Гука с Ньютоном (отвернувшимся от геологии). Эта вражда лишила Гука заслуженного признания как одного из самых блестящих и оригинальных мыслителей, живших когда-либо. Он открыл, что внешняя форма кристаллов зависит от их внутреннего строения. Он первым установил, что окаменелости представляют собой документы истории, фиксирующие не только палеогеографию и климаты прошлого, но и последовательность событий. Гук рассматривал процессы окаменения и пришел, кроме того, к выводу, что многие из собранных им окаменелостей были остатками давно вымерших существ. В молодости он опубликовал важную монографию о землетрясениях и высказал предположение, что они вызывают поднятие и опускание суши. Хотя геологические работы Гука были закончены и снабжены всеми необходимыми иллюстрациями, он не опубликовал их, очевидно, из-за жестокой борьбы с богословами и преследований с их стороны, которые, вероятно, не заставили бы себя ждать. Эти работы были опубликованы после его смерти, в 1705 г., но на них не обратили внимания и забыли их на 60 лет. По-видимому, их прочитал Геттон (см. следующую главу), но он не сослался на приоритет Гука.
Наконец, появилась работа блестящего молодого датского врача и натуралиста Нильса Стенсена (1638—1686), больше известного просто как Стено. В его «Продромусе» (предварительном кратком изложении), опубликованном в 1669 г., устанавливались законы осадконакопления (согласно которым слои, в настоящее время наклоненные или изогнутые, первоначально отложились в воде и залегали горизонтально; слои, отложившиеся на кровле других слоев, образовались позже них, а секущне их трещины и минеральные жилы — еще позже), а также было показано, что захороненные в таких слоях животные превращаются в окаменелости. Он настолько детально и точно исследовал сравнительную анатомию как ископаемых, так и живых форм, что не осталось никакого места сомнениям. Его расположенные рядом рисунки ископаемых «каменных языков» и зубов, взятых у мертвой акулы, позволяли установить их идентичность. Поскольку позже всех этому поверили набожные христиане, первое, что пришло им в голову, — это объяснить все подобные морские окаменелости на суше существованием Всемирного потопа; такое объяснение просуществовало более столетия.
Это решение вопроса принесло новые проблемы. Потоп вряд ли должен был повредить морским организмам, однако большинство окаменелостей было морскими существами. Если бы библейский Потоп был правильным объяснением, среди окаменелостей должны были встречаться и люди, множество людей. Действительно, доктор Иоганн Якоб Шейхцер (1672—1733) из Цюриха, врач, свято веривший в теорию Потопа, прочитав сочинение Джона Вудворда «Очерк о естественной истории Земли» (1695), сообщил о найденных им многочисленных останках человека: о позвонках и целых скелетах, в том числе о самом знаменитом своем вещественном доказательстве, которое он назвал Homo diluvii testis (человек, подтверждающий Потоп). Но найденные им позвонки оказались позвонками рыб, и в них отсутствовали отверстия для спинного мозга. В 1787г. Петрус Кампер исследовал «человеческие» скелеты и сообщил, что они принадлежат ящерицам, но в конце концов было установлено, что это скелеты саламандр. Образцы найденных Шейхцером позвонков до сих пор хранятся в Цюрихском университете, и в настоящее время известно, что их возраст около 200 млн. лет, а один из его «человеческих» скелетов саламандр (с возрастом 5 млн. лет) хранится в музее Тейлера в Гарлеме.
Подробные исследования показали, что хотя окаменелости в целом напоминали известные существа, они отличались от них в деталях так же, как лошадиные кости должны отличаться от ослиных, но для большинства окаменелостей не оказалось никаких живых существ, которые точно им соответствовали бы. Английский анатом Мартин Листер (1639—1712) был так сильно поражен этим несоответствием, что вернулся к старой точке зрения о самозарождении, а именно что окаменелости были предметами особого рода, поскольку из Священного писания было ясно, что ни один вид живых существ не был забыт в ковчеге.
На этой стадии развития науки столетие спустя появился Жорж Кювье (1769—1832), который, работая в своей лаборатории при Музее естествознания Парижских ботанических садов, стал величайшим в истории науки сравнительным анатомом и посвятил свою жизнь изучению ископаемых позвоночных. Это он точно определил, что ископаемый «грешник» Шейхцера на самом деле — саламандра, и назвал ее Andrias scheuchzeri.
Кювье был убежденным лютеранином; действительно, в 1822г. его заслуги перед церковью получили признание и он был назначен деканом факультета протестантской теологии в Парижском университете. Тем не менее он язвительнее всех высказывался о религиозной слепоте Шейхцера: «Ничто, кроме полной научной слепоты, не может объяснить, как человек ранга Шейхцера — человек, который был врачом и должен был видеть человеческие скелеты, — мог впасть в такой великий самообман Этот обломок, о котором он распространялся столь нравоучительно и который так долго поддерживал престиж его слов, не мог выдержать самой поверхностной проверки». И так бывает всегда. Религиозные верования застят глаза и вводят в заблуждение здравые умы.
Несмотря на свою приверженность религиозной доктрине, Кювье был строгим эмпириком. Он наблюдал критически и тщательно и рассуждал на основе того, что видел. Он сравнивал аналогичные кости животных во всех группах, ныне живущих и ископаемых, независимо от их изменяющейся функции и таким образом поставил систематическую палеонтологию на прочный фундамент. Кювье был прежде всего зоологом, а его коллега Александр Броньяр — в основном геологом. Вместе они установили, что последовательно залегающие пласты содержат разные комплексы окаменелостей, по которым отдельные слои коррелируются по всему региону, и основали таким образом стратиграфическую палеонтологию, ставшую для познания истории Земли Розеттским камнем. Кювье восстановил последовательную смену фаун в Парижском бассейне книзу от третичных отложений до писчего мела мелового возраста. Он доказал, что гигантские ленивцы и предки слонов обитали в Европе в не столь уж далеком прошлом, но такие виды вымерли, хотя в книге Бытие о подобных вымираниях ничего не говорится.
Одновременно Уильям Смит сделал такое же открытие в Англии, установив, что отдельные слои содержат характерные для них комплексы окаменелостей. Он применил эти знания при проектировании каналов и прослеживании угольных пластов и, используя их, перешел к составлению первых геологических карт Англии. Как и для большинства значительных открытий в науке, здесь можно обнаружить предшественников. Джованни Ардуино из Вероны опубликовал стратиграфические карты в 1740 г., а более чем за сто лет до этого Роберт Гук высказал предположение, что окаменелости можно использовать для определения последовательности событий, как монеты в археологии.
Кювье не составило труда найти доказательства катастрофических наводнений, которые уничтожили жившие в то время организмы, вернее доказательства того, что они определенно происходили много раз и чередовались с длительными промежутками покоя между потопами, в течение которых новые фауны и флоры развивались взамен прежних; возможно, это были иммигранты из отдаленного региона, не захваченного последней катастрофой. Каждую экологическую нишу заполняли похожие животные, но это были уже другие, возможно, в чем-то более совершенные виды. Хотя более древние фауны были примитивнее более поздних, Кювье не считал это результатом эволюции, а рассматривал каждую новую фауну как новое творение — быть может, последовательные опыты Создателя. Неизменная уникальность каждого акта творения была слабым местом в представлениях Кювье. Осуждая Шейхцера, он точно так же сам попал в свою собственную ловушку. То, что он упорно отвергал наследование приспособляемости к условиям окружающей среды и полностью отказывался признать любую гипотезу о том, что ныне живущие виды могли произойти от вымерших ископаемых, отравило его дружбу с прежним учителем, сторонником эволюционной теории Жаном Батистом Ламарком, который поддержал его первое назначение на должность и содействовал его быстрой карьере.
Чтобы понять рассуждения Кювье, представим себе последовательность моделей автомобиля марки «Форд» за восемь десятилетий нашего века. Мы можем проследить эволюцию легковых автомобилей в целом или эволюцию любого отдельного узла, например карбюратора, системы зажигания, смазки, трансмиссии, глушителя, амортизатора, тормоза, освещения, сигнала, аэродинамики кузова, загрязнения выхлопом, защищенности от непогоды и т.д., прослеживая эволюцию принципов работы и массового изготовления. Каждая модель, несомненно, произведена на основе своих предшественниц с незначительными изменениями в одних местах и качественными скачками в других, каждое изменение дает преимущество для окружающей среды или выигрыш в конкуренции эксплуатационных качеств на рынке. Но при этом мы точно знаем, что генетически модели никак между собой не связаны, разве что конструкторской мыслью. Так же и Кювье, вероятно, представлял себе эволюцию лошади от эогиппуса — животного размером с козу, имевшего на ногах по пять пальцев и скакавшего по земле около 50 млн. лет тому назад, — до современного клайдесдаля, величественно шагающего длинными ногами с единственным пальцем. При этом каждый следующий вид был новым божьим творением. Вид — это вид, и должен остаться таким навсегда!
Предложенная Ламарком интерпретация той же самой последовательности лошадей должна быть такой: каждая особь претерпевает в течение своей жизни небольшие анатомические и физиологические изменения, обусловленные отрицательным и положительным воздействием условий окружающей среды, и затем передает эти изменения потомству. Определенные кость, мышца или орган могли укрепляться или ослабевать, либо возникала необходимость, чтобы они выполняли какую-то иную функцию. Хотя эти изменения в каком-то одном поколении могли быть второстепенными, накапливаясь на протяжении многих поколений, они приводили к качественным изменениям — такова была, например, эволюция от собакоподобных наземных животных до моржей и тюленей. То, что самка жирафа, дотягивающаяся до более высоких ветвей, чем ее соперницы, передает детенышу, которым она беременна, тенденцию к развитию более длинной шеи, придумали критики, иронизировавшие над взглядами Ламарка.
Интерпретация этой последовательности Чарлзом Дарвином заключалась в том, что внутри каждого вида проявляется значительная изменчивость. Хотя Дарвин не рассматривал человека, его идея понятна, если применить ее к нам самим. Среди почти 5 млрд, представителей единственного вида Homo sapiens нет двух одинаковых особей (за исключением генетических близнецов). Если какая-то характерная особенность (будь то физическая или физиологическая крепость, агрессивность, доброта или любая другая черта) увеличивает вероятность удачного брака для обладающего ею человека, тогда как другая особенность дает противоположный эффект, то процент людей, обладающих первой особенностью, будет увеличиваться в каждом последующем поколении, а процент людей со второй особенностью будет постоянно снижаться. Когда мы изобретаем новый инсектицидный препарат, то на очень маленькую долю популяции насекомых, против которых он направлен, этот препарат не действует. После широкого применения такого препарата невосприимчивая к нему доля насекомых будет увеличиваться, пока вся популяция не станет невосприимчивой к этому инсектициду, и численность ее будет быстро расти до тех пор, пока ее не ограничат другие воздействия окружающей среды. Если бы случилось так, что небольшая часть человеческой популяции стала невосприимчивой к излучению с высокой энергией, то эта часть могла бы пережить ядерную войну и впоследствии вся человеческая популяция стала бы невосприимчивой к радиации.
Еще одно объяснение было предложено Линнеем (Карл фон Линней, 1707—1778, родился в Швеции), благочестивым христианином, который сначала собирался стать священником. Его очень беспокоило близкое сходство между отдельными видами растений, которое он наблюдал множество раз. Но чтобы не отступать от веры, он предположил первоначальный акт творения,, за которым последовала широкая гибридизация, давшая и сохраняющая множество родственных видов, — она и объясняла их происхождение от ископаемых предков. Линней не учитывал, что межвидовые гибриды обычно не дают потомства и что между разными родами скрещивание не происходит.
В концепции Кювье отсутствует какая-либо генетическая связь между последовательно возникавшими видами, каждый вид отличен от другого и неизменен и для образования каждого вида, который когда-либо существовал, необходимо непосредственное божественное вмешательство. У Ламарка изменения,, вызванные в отдельном индивидууме условиями внешней среды, могли быть унаследованы потомками и таким образом вид изменялся от поколения к поколению. Потомки общего предка через много поколений, возможно, уже настолько отличались друг от друга, что не могли больше скрещиваться, как пумы и тигры. Ламаркизм не содержал никакого божественного вмешательства. В дарвиновской концепции характерные особенности, приобретенные особью под воздействием окружающей среды, не передавались потомству. Любой признак, который оказывается благоприятным в данных условиях, постепенно формируется у все большей части популяции; любые уже бесполезные особенности, как, например, ноги у кита, атрофируются у части особей всей популяции и в конце концов исчезают. В эволюции Дарвина нет божественного вмешательства, но она и не объясняет причины начальной изменчивости. Эволюция Линнея включает единственный первоначальный акт творения, за которым последовало ничем не ограничиваемое скрещивание на протяжении многих поколений.
Эволюция Кювье построена на катастрофах; вся фауна уничтожается и заменяется новой, которую в свое время ожидает та же судьба. В моделях Ламарка и Дарвина эволюция непрерывна и происходит медленно и незаметно. Дарвин сказал: «Natura non facit saltum» («Природа не делает скачков»), что точно соответствовало полевым наблюдениям, породившим его теорию, и экспериментальным данным о том, что в генах организмов постоянно встречаются случайные мутации, дающие наблюдаемые изменения, которые с этого времени наследуются потомками.
Однако у Дарвина и его учеников осталась нерешенной проблема «недостающих звеньев»: крупные перерывы внутри очевидных эволюционных последовательностей трудно объяснить небольшими мутациями. Юрский археоптерикс, первая известная птица (размером примерно с голубя, целиком покрытая перьями, но с зубастыми челюстями рептилии, длинным хвостом и скелетом, больше похожим на скелет небольшого динозавра, чем любой птицы, и еще недостаточно сросшимися костями крыльев), — единственное известное звено между предками-рептилиями и потомками-птицами, но резкие скачки от рептилии к археоптериксу и затем к птицам трудно объяснить. Можно было бы возразить, что это лишь отражает пробелы в имеющихся у нас данных об окаменелостях, которые могли редко встречаться и составлять всего одну тысячную часть всего эволюционного ряда, если не меньше. Останки археоптерикса найдены только в Баварии в золенгофенском литографском известняке, обладающем совершенно исключительной способностью сохранять тончайшие детали. Несколько миллионов лет разделяют скелеты археоптерикса и следующей ископаемой птицы. Этот аргумент обычно приносил победу; тем не менее число и важное значение таких недостающих звеньев приводит по крайней мере в замешательство.
Более того, данные об окаменелостях позволяют довольно уверенно предположить, что случались вспышки «взрывной» эволюции, когда примерно в одно и то же время появлялось несколько таксономических групп организмов, возможно, от одного и того же предка. Например, восемь групп позвоночных — птерозавры (летающие рептилии, в том числе птеродактили, с перепонкой на крыльях, поддерживаемой сильно удлиненным четвертым пальцем), растительноядные птицетазовые динозавры (с тазом, как у птиц), хищные ящеротазовые динозавры (с тазом, как у ящериц), растительноядные ящероногие динозавры (в том числе гигантские диплодоки и бронтозавры), крокодиловые (крокодилы и их родственники), птицы, змеи и ящерицы — произошли, по-видимому, как разные линии от примитивных предков-рептилий (текодонтов, у которых зубы располагались в особых ячейках) 200 млн. лет назад и после этого оставались отдельными ветвями. Тот предок-текодонт, очевидно, возник внезапно на 50 млн. лет раньше; от него произошли черепахи, плезиозавры (весьма процветавшая группа хищных морских рептилий), риноцефалы (буквально «клювоголовые» — из-за их клювоподобных черепов; из этой группы в настоящее время сохранилась одна новозеландская туатара), пеликозавры1 (полностью вымершая группа синапсидных рептилий) и терапсидные (звероподобные) рептилии, от которых произошли млекопитающие. Сами млекопитающие возникли, по-видимому, при эволюционном взрыве, когда около 200 млн. лет назад появилось большинство существующих ныне отрядов.
Такие резкие вспышки эволюции совсем не трудно было предвидеть. Определенная часть углерода, поглощаемого растениями в процессе фотосинтеза и затем включенного в пищевые цепи, представляет собой радиоактивный изотоп 14C, который непрерывно образуется в результате воздействия космического излучения на атмосферный азот и в конечном счете входит во все живые клетки. Значит, в генах очень небольшая, но измеримая часть углерода должна быть радиоуглеродом, самопроизвольное превращение которого в азот (стабильный изотоп 14N) должно изменить этот ген, часто вызывая его гибель, но изредка давая новый жизнеспособный ген. (Углерод и азот — важнейшие атомы в составе генетического материала.) Влияние этого спонтанного изменения на сотни миллионов атомов углерода в гене очень изменчиво, как и вероятность сопутствующим им редких критических замещений. Они могли послужить спусковым механизмом для взрыва эволюции, делая жизнеспособными многие из более частых мутаций, которые, возможно, не были бы эффективными без этого единственного, крайне редкого ключа.
Совершенно не касаясь таких вопросов взрывоподобной эволюции органического мира, в течение XVIII—XIX вв. бушевал спор между теми, кто отдавал предпочтение медленным, постепенным эволюционным изменениям, и теми, кто верил, что лишь эпизодические катастрофические процессы могли с течением времени, которое допускалось Священным писанием, создавать длительные и сложные серии событий, запечатленных в горных породах. Этому спору посвящена следующая глава.
