Евангелие от LUCA. В поисках родословной животного мира

Предпосылки и возможные причины скелетной революции палеобиологи обычно ищут в глобальных изменениях в оболочках Земли, происходивших в кембрийский период. Любой скелет животного, и наружный и внутренний, — это продукт определенных химических процессов, обусловленный параметрами конкретной среды обитания. Например, раковина моллюсков — это сложное образование, состоящее в основном из CaCO₃ (карбонат кальция) с добавлением различных органических веществ. В химически агрессивной среде (скажем, с низкими значениями pH) или в среде, очень бедной кальцием, раковинные моллюски совсем не выживают или же их раковины становятся тонкими, словно бумага, и уже не так надежно защищают своих владельцев от вражеских поползновений. Не забудем и то, что обладание скелетом — это весьма дорогое удовольствие с энергетической точки зрения. Такая адаптация возможна только тогда, когда выгоды от ее приобретения с лихвой перекрывают все понесенные затраты. Эволюция многолика. Иногда она ведет себя как свободный художник, но нередко принимает облик сухаря-бухгалтера, озабоченно сводящего баланс прибылей и убытков. Массовое обзаведение скелетами наверняка было связано с какими-то переменами планетарного масштаба.

Что же особенного произошло на границе докембрия и кембрия с атмосферой и гидросферой нашей планеты?

Поскольку эта история связана с размерами животных и усложнением их строения, нам опять не уйти от колебаний доступности кислорода. Резкое возрастание концентрации этого газа в начале существования эдиакарской биоты сменилось значительным падением близ границы криптозоя и фанерозоя. Вероятно, поэтому первые представители кембрийской скелетной фауны были очень мелкими (размер раковины самых ранних моллюсков, к примеру, составлял 2–3 мм или меньше). В течение кембрия количество доступного кислорода постепенно возрастало, а вслед за этим увеличивались и размеры животных. Но это был процесс нелинейный. Современные исследования выявили своеобразную ритмику концентрации кислорода в кембрийских морях, при которой ее рост сменялся падением, а потом цикл повторялся заново. Удалось даже сопоставить отдельные фазы этой ритмики с эволюционными событиями. Например, подъем концентрации кислорода, случившийся примерно 518 млн лет назад, совпал по времени с появлением в каменной летописи разнообразных хищных членистоногих, способных разгрызать или разламывать скелеты своих жертв. Другой кислородный пик, датируемый 514 млн лет назад, соответствует появлению иглокожих животных. Есть и другие примеры подобных совпадений. Интересно то, что «провалы» кривой концентрации кислорода нередко сопровождались более или менее заметными вымираниями морской фауны[121]

.

Плохо то, что такие совпадения можно оспорить, объяснив простой случайностью. Надо ли удивляться, что рассуждения о связи между химическим составом земных оболочек и эволюцией биосферы, принадлежащие перу серьезных исследователей, усыпаны осторожными оговорками: «вероятно», «можно предполагать» и «не исключено, что». Замечу, что рост концентрации кислорода в воде был скорее необходимым условием, а не причиной скелетной революции. Палеонтологи охотно признают, что им еще не до конца понятны ее подлинные причины

[122]. Возможно, конечно, что изобилие кислорода позволило метазоям достичь более крупных размеров, побудило их перестать сидеть на одном месте, подобно губкам, и начать активно бродить по дну или плавать в толще воды. И именно тогда им понадобился скелет как опора для прикрепления мускулов. Но и на это можно возразить, что известно немало очень крупных и подвижных беспозвоночных, практически лишенных скелета. Диаметр зонтика арктической медузы цианеи может достигать 2 м. Даже если возразить, что медузы относятся к животным, существовавшим еще в эдиакарское время и никак не связанным со скелетной кембрийской революцией, то прекрасный пример крупных и подвижных морских тварей, лишенных скелета, дают современные головоногие моллюски — осьминоги и кальмары. У первых скелета нет и в помине, а у вторых он редуцирован до состояния очень узкой и почти прозрачной хитиновой пластинки (гладиуса

), проходящей вдоль спинной стороны тела в толще мышечной ткани. В эфемерности такого скелета можно легко убедиться, купив в магазине замороженную непотрошеную тушку кальмара. При этом самый крупный из современных представителей этой группы (Architeuthis dux, гигантский кальмар) достигает 8 м в длину (а по довольно сомнительным данным, и все 17)!