Кембрийский взрыв и эволюция: есть ли противоречия?
Спикер: Андрей Журавлёв — д.б.н., профессор кафедры биологической эволюции биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Автор 170 научных статей и монографий, 260 научно-популярных статей и книг
Доклад прозвучал 19 августа 2023 г. на форуме «Учёные против мифов. Тихо, идут раскопки!» (организатор АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ).
Стенограмма: Екатерина Соколова.
Александр Соколов: Здравствуйте!
Андрей Журавлёв: Здравствуйте.
Александр Соколов: Посмотрите на картинки, которые сейчас появятся, и проголосуйте.
Кто здесь наш ближайший родственник? Причём на второй картинке это один организм, будем считать. Первый, второй или третий? Перейдите по ссылке в описании и, пожалуйста, проголосуйте.
У меня вопрос. Кембрийский взрыв часто представляют как большой взрыв. То есть ничего не было, потом бабах и появилось практически современное разнообразие флоры, фауны и прочих организмов. Насколько эта картина соответствует современным научным представлениям?
Андрей Журавлёв: Ну примерно соответствует. Вообще понятие «кембрийский взрыв» появилось относительно недавно само по себе. И лет 20 назад, когда мы писали большим коллективом авторов книгу «Кембрийский взрыв» — Cambrian explosion, редактор сказал: «Ну это надо кому-то из атомных физиков наверное на рецензирование послать». Поскольку все воспринимали так, что взрыв — что-то действительно должно было взорваться.
На самом деле под этим термином понимают появление огромного количества, и в количественном отношении количества особей, и в разнообразии всяких организмов примерно 540—515 млн лет назад.
Вот так это красиво изображают, хотя, как вы видите из примечания, которое я взял из обсуждения нынешнего события на форуме, не все об этом слышали, даже среди профессиональных палеонтологов.
Ну а вот так это выглядит в натуральном виде, хотя здесь представлено где-то так процентов 10 того разнообразия, если мы берём типы, классы, то есть большие, крупные группы организмов, животных именно, которые появились в это время. Кого-то из них вы можете попытаться узнать, ну будут впечатления, я вас уверяю, обманчивыми. Потому что вот эта вот раковинка, которая похожа на современную улитку, то есть брюхоногого моллюска, на самом деле это не улитка — внутри был совершенно другой зверёк, больше похожий на какого-нибудь такого шипастого кольчатого червя. Ну и так можно сказать про любое из этих животных, потому что они действительно очень древние — это предшественники нынешних животных, это не они сами.
Более интересно, что сказался кембрийский взрыв не только в появлении вот этого очень разнообразного мира животных, отчасти кстати и растений, но и в том, что эти животные и растения взялись преобразовывать планету, менять её атмосферу, отчасти менять состав Мирового океана, изымая оттуда то, что им нужно, ну и конечно перерабатывая осадок.
Вот перед вами два образца морского дна. Слева — то, что было примерно 540 млн лет назад — тишь да гладь. А справа, то, что вот на этой картинке, где нечто, напоминающее московский тротуар времён Собянина, это вот уже кембрийское время. Когда действительно, существа взялись перерабатывать осадок, пропуская его через свой кишечник, и не один раз, потому что приходили потом другие, более мелкие, ещё раз это делали. Потом ещё раз это делали, и вот осадок становился таким сложным, перестроенным, насыщенным органикой, насыщенным кислородом, значит в нём можно было опять же жить, селиться.
Вот в связи с тем, что в кембрии возникает действительно много разнообразных и, как кажется, очень сложных животных, существует огромное количество мифов. Часть из них конечно совершенно ненаучная. Вот где-то лет 20 назад с небольшим описывают учёные из Китая одно из самых первых хордовых существ, ну хордовые — это и мы в том числе. Но мы ещё и позвоночные, не все хордовые были и есть позвоночные. Ну и иллюстрируют это конечно либо современной рыбой, либо очень похожей рыбой, которая лет 50 млн назад из эоцена это явно что-то.
А вот что было на самом деле — такая Myllokunmingia из юго-западного Китая. Это, во-первых, никакая не рыба, это даже не челюстноротые. К челюстноротым относятся все: начиная с рыб и кончая всевозможными птицами, включая динозавров и млекопитающих и так далее и это даже не бесчелюстное такое существо — к бесчелюстным относятся миноги и миксины. Ну миног наверное кто-то видел на прилавках магазинов, про миксин наверное кто-то слышал, что есть такие страшные существа, полупаразитические в океане, которые проникают в рыб и выжирают их изнутри. И на самом деле это очень примитивное хордовое — действительно одно из первых, действительно предковое по отношению к другим хордовым. Почему мы знаем, что это хордовое, потому что есть жаберные дуги, которые хорошо сохранились, есть соответственно жаберные щели, которые выглядят правда кругленькими, не как щели. Есть вот такой замечательный плавник окаймляющий и, что самое главное, что сохранилось от этого существа у нас… ну, жаберные дуги тоже в какой-то степени сохранились, хотя уже не выполняют ту функцию, которую выполняли у Myllokunmingii или, скажем, у рыб. А вот миотомы, мускульные блоки, благодаря которым мы можем изгибаться, и которые имеют такую зигзагообразную форму — это блоки мышц. Они у него были, есть у нас, ни у каких существ кроме хордовых такой организации нет.
Ну или другая иллюстрация к тому же мифу, появились трилобиты, точно таких же вы здесь видели на прилавочках, из Ленинградской области азафусов-глазафусов. У них очень сложные глаза и не может быть, чтоб в одночасье такое возникло. Ну явно они не сами появились, кто-то их сотворил. Ну как тех же трилобитов отчасти делают сейчас из пластика, на пластиковых принтерах, чуть-чуть подкрасили — от настоящего не отличишь без сканирующего микроскопа. Так что неизвестно, что вам втюхают на самом деле.
Да, трилобиты появились в раннем кембрии, около 520 млн назад. Тот трилобит, который изображён здесь — он ордовикский, из Ленинградской области. Он жил на 60 млн лет позднее. А вот этот глазик, который со стрелочкой к нему как бы показывает, он от другого трилобита, который появился ещё на 60 миллионов лет позднее этого, в девонском периоде — вот самый сложный глаз.
Вот этот глазик такой же на хорошей фотографии от Бригит Шонеман — немецкого палеонтолога, которая занимается как раз вопросами истории зрения, и из неё же иллюстрации вот этих самых древних трилобитовых глаз. Они имеют название «сложные», но «сложные» — это научный термин, просто означает, что он состоит из нескольких, иногда даже многих тысяч отдельных глазиков, скажем как у современной стрекозы. Это не значит, что он очень сложно организован. Каждый вот такой отдельный глазик представляет собой вертикальный стерженёк, над ним сверху есть линза, она же роговица. Дальше идёт ещё одна линза, которая называется «хрустальный конус». Их назначение, соответственно, концентрировать пучок света, чтобы он передавался на светочувствительные клетки, которые там расположены по окружности симметрично, и вокруг этих светочувствительных клеток ещё сидят пигментные клетки, которые улавливают все фотоны, чтоб они в разные стороны не разбегались и изображение на вашей сетчатке соответственно не расплывалось и передавалось в мозг как надо. А там из многих изображений, особенно хорошо когда таких вот глазиков отдельных несколько десятков тысяч, составится более-менее единое изображение того, что действительно существует где-то вне вас. На всякий случай: пчёлы видят таким же образом, только пчёлы умеют даже различать лица людей. Поэтому не надо их обижать — они вас запомнят. Это научный факт, это я не сочиняю новый миф.
У раннекембрийских трилобитов глаз был устроен… да, он тоже был фасеточный, там всего несколько десятков таких глазиков было — это для таких существ в общем ерунда. Вы видите, они вытянуты узкой полосочкой внизу и там нет линзы внешней, там есть какое-то подобие хрустального конуса. На всякий случай — хрустальный конус у трилобитов состоял из кальцита, а не из хрусталя, и даже не из кремнезёма, как можно было подумать, а у большинства современных раков и насекомых он вообще состоит из хитина, то есть из полисахарида.
Дальше. Стерженёк светочувствительных клеточек был тоже маленький и коротенький, а пигментные клетки выстилали такую ямку, то есть они не экранировали хорошо. Понятно, что разрешение таких глаз было не ахти какое. Можно было там увидеть, что что-то вроде движется. Но что конкретно движется — надо было на него охотиться, или наоборот надо удирать — не решишь. Лучше удрать, а на что охотиться — обнаружить с помощью других чувств: по запаху, по колебаниям воды и так далее.
И вообще в кембрийской истории, если мы возьмём очень разные организмы из кембрийских отложений, что показала та же Бригита Шонеман, нам достаточно хорошо даёт представление о том, как менялся глаз у разных организмов, потому что у моллюсков он менялся одним образом, у позвоночных он менялся примерно так же, как у моллюсков. Стремление построить камерный глаз, как у нас или у современных головоногих, такой, высокого разрешения, у членистоногих он менялся по-своему. Перестраивались вот эти фасетки, пока не появились вот эти самые сложные известковые кальцитовые глаза трилобитов с очень сложными линзами. Там есть линза Гюйгенса у него, есть линза Декарта, всё это различные искажения световые убирает и зрение получается действительно очень таким ярким и насыщенным. Но это 120 миллионов лет спустя — глазики у кембрийских существ были достаточно простенькие.
В кембрии было всё, но не было переходных форм. Ну раз было всё, то не было переходных форм — это тоже известный миф, но интересно, что сайт называется «база знаний студента». вот чему учат студентов на таких сайтах, а ведь они потом списывают это и приносят в виде своих рефератов. Ну я правда таких не видел рефератов, но наверное в каких-то вузах бывают. Ссылки ведут на великих наших учёных: Жоржа Кювье — основателя палеонтологии как таковой; наших великих сравнительных анатомов — Догиля и Беклемишева .Понятно, что ни один из них про кембрийский взрыв ничего не знал, потому что понятие появилось много-много десятилетий, и даже если брать Кювье — двести лет спустя. В данном случае авторитеты нам не авторитеты.
Что касается «не было переходных форм». Тут перед вами левый столбик с животными и правый столбик — ну, немножечко такой, с расфасованными тоже животными. Слева — кембрийские, которым 515-518 миллионов лет, справа — современные. Ну было бы у меня время попозже, я бы сейчас ещё одну голосовалку устроил бы: кто из них в кого превратился в итоге за ну не 500 миллионов лет, а скажем прошло от 50 до 100, иногда до 200 миллионов лет примерно, и догадаться очень сложно. Это надо уже вдаваться в очень тонкие детали — выискивать там у кого где ротовое отверстие находилось, как проходил кишечник, что там ещё было внутри. на самом деле вот эти три похожих существа — они были близкие родственники в раннекембрийскую эпоху. Слева — червячок, с которого началась история кольчатых червей и привела к появлению таких вот малощетинковых червей, как этот трубочник, который в данном случае взят из подмосковной незагаженной реки. Вот если вы видите в реке червей, можете смело в ней купаться — она чистенькая. Ну если это конечно если вы можете отличить червей от опарышей на всякий случае. Вот если опарыши — не стоит. Очистные сооружения в Москве, кстати, 70 лет не менялись, студентами проверено. Они анализируют у нас воду.
Посередине существо, которое называется у нас вуфенгелла — это его родовое название. Оно дало начало таким современным группам, как брахиоподы — двустворчатым, очень своеобразным существам; мшанки, которых скелетики сетчатые все видели, оттуда у живого существа — оно ещё колониальное — высовывается вот такой венчик щупалец. У брахиопод он тоже есть, запрятан в раковину. Есть ещё такая группа — фураниды, похожи на тоненькую-тоненькую трубочку, там тоже сидит такой червячок с венчиком.
И самое нижнее существо — халькиерия, оно дало начало всем моллюскам, в том числе головоногим. Как ни странно, объединяет все эти существа наличие тонких вот они пучками здесь во все стороны торчат щетинок, с таким тонкими капиллярными каналами, которые являются и чувствительными, и опорную функцию выполняют, и у осьминогов практически у единственных моллюсков вообще эти щетинки в какой-то степени ещё на личиночной стадии сохранились, остальные просто утратили. У червей они есть, у брахиопод и мшанок тоже отчасти есть.
А это вот другое такое именитое существо из кембрийских отложений, называется галлюцигения. Многие о нём, кто интересуется палеонтологией, слышали. Потому что очень необычное существо, голова у него справа. Такое вот больше похожее на хоботок тёмненькое пятно — это глаз, простенький достаточно.
Есть мягкие тонкие ножки с коготками. По две пары, конечно они втягиваются телескопически существо может перемещаться в любую дырку влезть, несколько сантиметров длиной. Опять же справа мы видим разнообразие тех существ, которые из него в итоге получились. Я не буду вдаваться в детали, как это было, иначе мы до конца лекции не дойдет.
Все членистоногие и ещё многие группы червей, они происходят от таких простых существ, как галлюцигения. В одном случае она ножки потеряла, в другом случае — приобрела более членистые, ну а мы переходим к третьему мифу: в кембрии начался всемирный потоп.
Вот здесь я с удивлением в одной креационистской статье нашел ссылку на свою научную работу, оказалось, что данный автор взял кусочек кривой соотношения стронция с нашей работы и с помощью него доказывал, что действительно в кембрии начался всемирный потоп. Ну и с помощью вот этих красивых картинок из большого каньона в Аризоне, где действительно мы видим такие кристаллические мощные породы докембрия, потом крупную гальку, даже глыбы и потом уже аккуратненько лежат слои такие морские песчаника кембрийского. Почему он пользовался этой стронциевой кривой? Потому что есть два изотопа стронция достаточно распространенные. Один — радиоактивный, более тяжелый, который выносится с суши, именно с суши, а второй полегче — 86-й, он поступает из недр земли, но в океане, из гидротермальных источников в срединных океанических хребтах и, оперируя изотопией, можно в принципе смотреть, что у нас в это время происходило, какие-то процессы активные на суше или какие-то активные процессы в океане. Вот он решил, что можно этим проиллюстрировать.
Ну действительно, если мы посмотрим на эту кривую соотношений изотопов стронция, вот она здесь сверху за последние 500 миллионов, то мы увидим, что вот такие скачки, от одного подъёма к новому подъёму и падению происходили постоянно и вот этот последний рост, он как раз связан не с тем, что у нас океан наступает на сушу, наступает всемирный потоп, а с тем, что у нас растут Гималаи с Тибетом и конечно образуется огромное количество, большие объёмы вот этих кристаллических пород выходят на поверхность и стронций более тяжёлый начинает поступать в океан. Процесс этот никак не соотносится напрямую с уровнем океана, соотносится он либо у нас идут мощные процессы горообразования, либо у нас соответственно наоборот формируются горы океанические, срединноокеанические хребты. И здесь же внизу на всякий случай такая кривая вообще как у нас менялся уровень океана те же последние 500 миллионов лет. Правда голоцен здесь отрезан, о котором вот только что слышали. Ну я вообще завидую людям, которые могут оперировать тысячелетиями. Нам приходится на три порядка всё увеличивать десятки миллионов лет.
Ну и обратите внимание, что на самом деле всемирные потопы наступают не тогда, когда ледники тают Это процесс значимый, но не такой значимый, как рост срединноокеанических хребтов. Вы знаете закон Архимеда и то, как Архимед его установил согласно апокрифам. Взял в ванну, вода перелилась. Вот когда у вас в океанах развиваются срединноокеанические хребты растут, вода соответственно тоже выливается. куда она выливается? На континенты. Вот когда много срединноокеанических хребтов, соответственно много океана, а континенты разрозненные, у нас уровень океана выше. А когда континенты собираются в единое целое, фактически там срединноокеанический хребет остается один, его объем меньше, уровень океана падает. И вот эта тектонная стазя… она гораздо более важна подъёму уровня океана или его понижения, чем таянье или намораживание ледников. Да, там тоже большие объёмы воды запасаются, но не такие большие, как могут сдвинуться срединноокеанические хребты.
Ну и не самое главное, самое интересное, что вот этот развес — так мы называем геологическую последовательность пород, которые в большом каньоне на самом деле очень дефектные, потому что между вот этими кристаллическими породами докембрия, которым 1740 млн лет и кембрия, которым 505 млн лет примерно, и самый древний кембрий, прошло более 1235 млн лет перерыва. Что там было — никто не знает. Может быть было море в это время, может была великая суша, в принципе догадаться можно за счёт сопоставления с другими разрезами. Но это не непрерывный разрез, который что-то показывает.
Некоторые мифы о кембрийском периоде сочиняются самими учёными, у нас мифотворчество тоже распространенное явление. Не всегда это плохо, но поскольку такое уникальное событие — появление множества разнообразных животных, плюс ещё у многих есть скелет, то начинают придумывать какие-то такие единичные, индивидуальные объяснения для этого конкретного события. Вот взорвалась сверхновая звезда где-то в окрестностях солнечной галактики в Млечном пути, сдуло за счёт потока вот этих частиц альфа-бета-гамма-дельта… ультрафиолетовыми лучами и животные начали защищаться скелетом. На самом деле скелет мы знаем, у нас он тоже есть, но у нас он внутренний и от солнца не защищает. Нас защищают пигментные клетки, которые позволяют нам медленно прожариваться, но не сгорать мгновенно. Мы покрываемся тем, что называется загаром — на самом деле это мы слегка поджарились.
И если мы посмотрим на древних кембрийских организмов, то сначала почему-то возникают в большом количестве те, у кого скелет внутренний. Это не только позвоночные, это многие губки, кораллы и так далее, а уже потом начинают появляться те, у кого скелет наружный. Никак не проходит. Ну можно ещё по другим, более мелким деталям судить о том, что ничего не взрывалось, а если взрывалось, то никакого урона жизни на Земле или наоборот ускорения её развития не принесло.
Ну ещё один такой научный миф — это «сложились континенты в единое целое» — то, о чём говорил, рост этой кривой виден по другим некоторым параметрам. Образовался Гондванский хребет, который начал разрушаться, в море попали кроме изотопов стронция огромное количество фосфатов, запертых, иначе в кристаллах тех же гранитных пород. Все стали хорошо питаться и из излишков вот этого питания построили скелет. Но к сожалению в природе так не происходит, и более того — это процесс тоже цикличный: у нас континенты то собираются воедино, то разъезжаются, то собираются, то разъезжаются. Почему тогда скелеты появились только там, именно в начале кембрийского периода, а не скажем 1750 млн лет назад.
Ну и здесь мы подходим уже, собственно, к тому, что было на самом деле, как это нам теперь кажется. Понятие «кембрийский взрыв». Часто говорят, что вот и Дарвин об этом знал, он писал, что «сначала в докембрии ничего не было, а потом в кембрии что-то появилось и меня это очень печалит, потому что противоречит моей теории постепенного развития». Дарвин имел дело с валлийским кембрием, который там в Уэльсе — там 2,5 трилобита и 1 брахиопода — это, конечно, к понятию «кембрийский взрыв» никакого отношения не имеет. А собственно началось с исследования советских геологов, палеонтологов в Сибири, где нашли отложения кембрия на 40 млн лет более древние, чем те, которые мог видеть Дарвин, и оказалось, что здесь действительно оказалось, что на это рубеже белые скалы — это докембрий, красные скалы выше — это кембрий и в кембрии огромное количество таких вот ракушек. … представитель моллюсков и брахиопод, которые названы в честь реки Алдан, где вот эти утёсы и были сняты. Я их показывал несколько картинок ещё с томмотеидами. Томмот — это посёлок там же, на реке Алдан.
И второе — это находки знаменитых китайских местонахождений на юго-западе Китая, которые называются общим словом Чэнцзян, где нашли в большом количестве организмы как бы целиком. Они не распались на отдельные ракушки, уцелели некоторые их органические ткани, можно изучать, как устроен был кишечник. У некоторых даже можно изучать, как были устроены мозги и так далее. Мозги — это, конечно, самое интересное всегда, не только для зомби. И вот эти два важных района — Сибирь и Китай, они привели к появлению такого понятия, как «кембрийский взрыв».
Как я вам уже объяснил, очень много разных форм, очень много переходных форм, и всё это ещё растянуто во времени, к чему мы сейчас подойдем, если успеем. Вот так выглядела планета в тот момент. Сибирь — она синенькая, на экваторе в то время очень хорошо жилось в Сибири: рифы, рыб вот к сожалению не было, всяких рифовых, красивых. Она кверх ногами, Таймыром на юг. Справа стрелочка белая — это Китай, и посередине эти все монгольские континенты, куда мы сейчас и отправимся, в Монголию, куда мы постоянно ездим.
Прекрасные там ущелья на юго-западе Монголии и где мы можем вот этот кембрийский взрыв посмотреть воочию в деталях. то есть сначала начинаются слои где мало чего, потом слои где всё перерыто, а потом много-много всяких точек, где если посмотреть на эти образцы, которые здесь лежат, то один из них как раз оттуда взят, где много-много точек.
Если мы рассмотрим эти точки под микроскопом, мы увидим много красивых раковин. Вот в начале их действительно было немного, но проходит 15-20 миллионов лет, их появляется больше, они становятся разнообразнее.
Вот те самые томмотеиды, о которых я неоднократно говорил, и мы опять возвращаемся в Сибирь. Не обязательно это делать зимой.
Хотя зимой там тоже интересно. И в скалах Юдомы, которая приток Маи, которая приток того же Алдана, мы опять видим эту последовательность организмов, даже более полную, чем в Китае. Потому что сначала знаменитая эдиакарская фауна в крупных непонятно каких организмах, потом эдиакарская фауна со скелетами, потом первые скелетики — маленькие, тоненькие — это кембрийские, но они ещё в докембрии. А потом скелетиков становится всё больше и больше. И попутно, поскольку мы собираем не только скелетики, мы собираем ещё изотопы и элементы, ну берём мы их конечно с породы, потом дальше всё это обрабатывается и можно посмотреть по соотношению разных элементов и изотопов, что происходило в океане. Вот в докембрии океан был бескислородный, в кембрии он начинает насыщаться кислородом, а кислород — это необходимый энергетик, который даёт возможность построить скелет и который даёт возможность вырасти в размерах. Вот собственно одной из первых триггеров кембрийского взрыва.
Ну если мы сравним еще эдиакарские скелетные организмы с кембрийскими, то мы увидим: эдиакарский скелетик несколько микронов толщиной всего; у кембрийских он у некоторых до сантиметра может быть толщиной и он может быть очень сложно устроен.
Те, кто сидел на месте и не двигался — те просто наваливали крупные массы кристаллов, скажем, кальцита. Другие таскали скелет на себе и его облегчили, строили из органита — получилась красивая перламутровая структура. Вот она ещё очень крепкая к тому же. Те, которые мало того, что были подвижные, но ещё и хищничали, понадобился фосфатный скелет.
Почему это так? Потому что когда работают поперечно-полосатые мышцы, в итоге всяких химических реакций появляется молочная кислота, известковый скелет растворяется. Фосфатный скелет не расворяется. К тому же фосфатный скелет на несколько порядков твёрже любого карбонатного скелета. Вот наши зубы фосфатные и мы этим обязаны нашим хищным предкам, которые этим фосфатным скелетом обзавелись. Благодаря этому мы можем зубами хоть грецкие орехи грызть, хотя не советую этим злоупотреблять.
Ну и вот три группы организмов у нас возникает: неподвижные с карбонатным тяжёлым скелетом, подвижные с карбонатным лёгким скелетом и очень подвижные хищные с фосфатным скелетом.
И это второй фактор, который собственно обусловил кембрийский взрыв: это появление хищников, которые погнали всех вперёд. Эдиакарский мир безобидных, сидячих, почти неподвижных существ. И кембрийский мир: правда здесь проиллюстрирована всего одна группа — это самые крупные кембрийские хищники, которые тогда были.
А вообще хищников было очень много, как правило это группы либо членистоногие, либо предки позвоночных, которые всех пробовали на зуб или на что-нибудь ещё.
Ну и … вытягиваются в длинную-длинную летопись, которую позволяет показать, что кембрийский взрыв действительно растянулся где-то на 30 млн лет. Это не было единомоментным.
Событием и у него были, кстати, ещё аналоги — начало триасового периода, когда после первого триасового вымирания океан начинает заполняться, и в течение пары миллионов лет возникает огромное количество новых групп рыб и всяких ящеров морских, вплоть до гигантских десятиметровых размеров.
И начало палеогенового периода, опять же после вымирания крупного, всего за миллион лет возникает всё разнообразие млекопитающих. Вот на этом всё.
Александр Соколов: подождите, подождите. А камешки что это у вас лежат за такие, вы их не показали?
Андрей Журавлёв: камешки не успели, можно сейчас посмотреть.
Александр Соколов: да, давайте сейчас покажем камешки, если нам оператор их сможет показать.
Андрей Журавлёв: можно конечно подойти потрогать, но не советую, потому что уроните на ногу — мало не покажется. Камням ничего не будет.
Александр Соколов: вот прокомментируйте, что же это такое.
Андрей Журавлёв: вот там где маленькие совсем существа — это начало кембрийского взрыва. Не работает, придётся пальцем показать — вот эти точки, о которых я все время говорил, это вот миллиметровые раковинки, которые вначале были, а это вот уже сантиметровые, почти 10-сантиметровые раковинища, которые через 15 миллионов лет выросли благодаря повышению уровня кислорода, ну и повышению активности самих животных.
Александр Соколов: так, а давайте-ка посмотрим результаты голосования теперь.
Как наши зрители выбрали самого близкого нашего родственничка, и получается, что первый и третий там практически поровну. Третий самый родственный, да?
Андрей Журавлёв: то есть никому предок с зубами не понравился.
Александр Соколов: так, а теперь скажите правду.
Андрей Журавлёв: правда — она здесь двоякая действительно. То, что голоса зрителей разделились. Но я люблю вопрос с подвохами. У меня есть для студентов такой ЕГЭ, где может быть четыре правильных ответа и четыре неправильных. Когда там один, могут догадаться. Когда другое, лучше проверяются знания. Тот, который слева изображен, это юнанозон, как раз из кембрийских отложений Китая знаменитых — это самое древнее на данный момент, не просто хордовое, но может быть и позвоночное, это действительно наш самый древний предок. Но вот то, которое справа, это опять же бесчелюстное существо, которое относится к панцирным бесчелюстным галиаспидам, и у него начал формироваться мозг уже такого типа, как у всех наземных позвоночных. То есть у рыб и потом наземных позвоночных. Так что и то, и другое к нам ближе. Хотя то, что посередине, мне нравится больше всех. Автор рисунков — Александра Марченко, наш замечательный художник-анималист и сотрудник биофака, замечательный орнитолог, изучает поведение современных хищных птиц, еще их выращивает.
Александр Соколов: так, а сейчас у нас начнется здесь новый виток естественного отбора. Готовы ли вы ответить за свои слова? На сцене вредный оппонент. У нас на связи Ярослав Попов, палеонтолог, научный консультант 3Д Динопедии: Виртуальной энциклопедии динозавров. Ярослав, вы меня слышите?
Ярослав Попов: да, отлично слышу.
Андрей Журавлёв: Ярослав живьем не рискнул выйти.
Ярослав Попов: Да, боится. Боится схватки. Значит, 10 минут. Пожалуйста.
Ярослав Попов: да, добрый день. Ну что ж, я в принципе так-то, наверное, по жизни не самый вредный человек. Но я могу отметить, что буквально совсем-совсем недавно моя книжка попала на рецензию к Андрею Юрьевичу. Так что вы понимаете, степень моей вредности очень после этого возросла. Да-да, а вы как думали? И вот что я хотел в первую очередь у вас спросить.
У вас в начале рассказа фигурировало такое определение, что все развивалось очень постепенно, и даже те же глаза, которые на самом деле безусловно очень сложная структура, но они тоже развивались не сразу. Вот мол, посмотрите, даже древние трилобиты не столь сложны. Однако ж хотел я отметить, что есть, например, такие существа, как анамалокаридида, которых вы тоже упомянули. И у них, судя по тому, что я смог в литературе найти, насчитали аж до 16 тысяч линз в глазах. Если что, по-моему, у наших пчелок-то по 4 тысячи. То есть, получается, глаза были даже гораздо сложнее, чем, собственно говоря, у современных насекомых.
Это первый момент. И тут же сразу в догонку вопрос про глаза. С другой стороны, вы упомянули то, что глаза у трилобитов довольно сильно отличались от глаз современных насекомых, допустим, тем, что у них они были из кальцита линзочки, а не из хитина. Однако проводили же эксперименты по фоссилизации и показывали, что при определенных условиях те же мухи прекрасно во время фоссилизации замещают свои хитиновые глазки кальцитами. Так что, может быть, и у трилобитов не так уж сложно в этом плане. Ну и потом, как-то странно, у трилобитов вроде бы в плане кальцита глаза сложнее, чем у современных, а вот в плане строения проще. Что-то как-то периодически меняются данные.
Андрей Журавлёв: Я начну с последнего фрагмента — насчет мух с известковыми глазами. Дело в том, что карбонатов в кольце очень много всяких разных. Когда происходит замещение, происходит просто замещение кристаллами такими красивыми, то что называется мозаичными кристаллами, но они не образуют линзу настоящую, которая будет пропускать и фокусировать свет. А у трилобитов это действительно были сложные линзы, причем состоящие из нескольких разных линз. Это все взаимосвязано. Каждая линза была построена из многочисленных, несколько сотен световодов — это отдельные столбики кристаллов, потому что кристаллы кальцита столбчатые, в принципе, магнезиального, который там используется. И эти глаза естественные кальцитовые, это совсем не то, что глаза, которые формируются за счет фосфотиминерализации вторичной. Две совершенно противоположные разницы.
И трилобиты почему здесь избраны в качестве такого иллюстративного ряда, потому что сравнивать в палеонтологии можно подобное с подобным. Очень сложно сравнивать аномалокоридит с трилобитами, поскольку у одних глаза опять же известковые, они хорошо сохраняются во всех деталях, а у других они, видимо, были все-таки хитиновые. И, увы, мы видим только внешнюю форму. Да, там много фасеточек, но меньше, скажем, на несколько десятков, на десяток тысяч, чем у стрекозы или у рака Богомола, все равно. И что там внутри глаза, мы, к сожалению, судить не можем. Ну и если мы возьмем близкое существо к аномалокарису, ту же самую галлюцигению, которую я показывал, там всего один простой глазик. А вот дальше из него развивается сложный глаз аномалокаридида.
Другое дело, что в данном случае мы не можем проследить, что там развивается. Вот здесь уже нужны какие-то новые методы. Может, они у нас появятся. Сейчас каждый год что-нибудь новое появляется. Ну, кто знал, что еще лет 15 назад, что мы будем изучать мозги во всех деталях кембрийских животных, те же аномалокаридид, и убедимся, что у них очень был сложный мозг для этих организмов.
Ярослав Попов: Очень интересно. То есть, получается, что трилобитов сравнивать со современными членистоногими можно, хотя это вымершая группа, а аномалокоридит с трилобитами нельзя. Своеобразный подход. Ну, да ладно. Будем считать так. Я еще не упомянул про то, что есть же вообще-то пятиглазые животные из кембрия, а сейчас нету пятиглазых. Так что, может быть, все-таки они даже были и сложными. Ну, ладно.
Андрей Журавлёв: У пятиглазых были сложные, правильно.
Ярослав Попов: Вот я и подловил, можно сказать. Ну хорошо. Как бы там ни было, я хотел бы все-таки перейти еще к другим вопросам. Вот например, вы упоминали в другом мифе о том, что, соответственно, есть переходные звенья. Вот мол все говорят, что нет переходных звеньев, а они есть. И вот, допустим, те же какие-нибудь эти древние лобоподы, вроде какой-нибудь галлюцигении — они могут быть предками для много-много чего. Однако вы не упомянули, что, собственно говоря, очень часто в одних и тех же слоях можно найти и вот эти якобы переходные звенья, и вполне себе прогрессивные группы. Например, известные прекрасно фосфатизированные в Швеции те же тихоходочки, которые вроде как можно их вывести из, соответственно, той же галлюцигении. Но как их можно выводить, когда они получаются практически синхронного возраста? И причем вот эти тихоходочки, которых находят, они практически такие же, как и сейчас. Ну, а также можно еще брахиопод вспомнить, которые тоже вполне себе из кембрия известны, хотя вроде как есть и переходные звенья к этим самым брахиоподам в виде томмотеид. Что вы на это скажете?
Андрей Журавлёв: Что касается тихоходок — они, кстати, наши, сибирские. Просто там местонахождение, которое называется шведским словом «эрстен». Все фосфатизировалось в 3D-варианте, и они все-таки жили, если брать целиком сохранившихся ксенузий предков на 10 млн., а если брать коготки, которые первые остатки вот этих ксенузий — ну, где-то на 30 млн позднее. Достаточно большой срок для эволюции, как мы теперь знаем, изучая эволюцию тех же цихлид в африканских озерах, где из условной тиляпии получилось несколько сотен очень разных видов всего меньше, чем за 5 млн. лет. Которые отличаются между собой не меньше, чем те же тихоходки от ксенузий. Ну и что касается вот сонахождения, действительно, предков и потомков в одних и тех же слоях — а что в этом странного, я не понимаю? Ну, наверное, когда вы родились, извините за такое сравнение, у вас в тот же день не умерли все ваши родственники, которые старше вас по возрасту. Они ещё жили, дай бог, еще живы сейчас, дай бог им здоровья, и вполне живут.
Ну и то же самое с любыми организмами. Предковые формы могут существовать достаточно долго с потомками. Мы знаем, что сейчас существует наутилус, хотя первые наутилиды такого облика — они чуть ли не исходные формы, которые появились еще в середине палеозоя. Существуют латимерии — да, они тоже слегка изменились, то есть полностью сказать, что они такие же, как были 400 миллионов лет назад, нельзя, но 400 миллионов лет назад существовали, соответственно, мясистолопастные рыбы, которые дали начало всем наземным позвоночным. И тем не менее, остались в виде таких реликтовых, действительно предковых форм. Ну и так далее. И вообще, часто эти местонахождения, как в Китае… ну представьте, собрались люди на вечеринку где-нибудь поздно вечером, пришли из разных мест, темная вечеринка, все уже подшофе, тут в это время вспышка, мгновенный снимок, все с перекошенными физиономиями, застыли в каких-то странных позах, но это не значит, что они, все эти люди являются друг другу вообще родственниками, кем бы там ни было.
Может так совпасть, что имеются, может быть, но это вот случайная выборка, которая застыла, которую мы изучаем. А вот для того, чтобы копнуть глубже, надо действительно копнуть глубже. И так мы по многим существам это и делаем. Вот томатеиды, они древнее брахиопод во всех видах, потому что здесь, опять же, мы можем сравнить подобное и подобное, фосфатные раковины с фосфатными раковинами.
Ярослав Попов: В таком случае, я, пожалуй что, копну глубже. Известно, что очень многое о кембрии мы знаем благодаря лагерштеттам. И я, может быть, что-то неправильно насчитал, тут не берусь сказать точная цифра или нет, но я посчитал только 14 или 5 лагерштеттов для кембрия. Кстати, известен такой феномен, что, в принципе, в силу каких-то обстоятельств, именно в кембрии лагерштеттов особенно много, благодаря чему мы вот это всё многообразие знаем.
Не может ли оказаться в таком случае, что на самом деле это и кембрийского взрыва как такового-то и не было, а это просто такой тофономический артефакт. Вот вы как-то это вообще не учли, а ведь надо бы это учесть. Возможно, что просто мы знаем гораздо больше про кембрий, поэтому нам кажется: «Ой, как много всего появилось, красота-то какая!» А вообще-то ничего такого особенного-то не произошло.
Андрей Журавлёв: Да, действительно, такой феномен наблюдается. Обилие кембрийских лагерштеттов, с чем это связано — опять же с низким уровнем кислорода. Потому что было очень много относительно глубоких бассейнов, где всё это захоранивалось, и туда ещё не приходили биотурбаторы, которые перерабатывают осадок и превращают всё это в молекулы.
Ярослав Попов: Только что у вас в кембрии наоборот, кислород активно повышался.
Андрей Журавлёв: Вот, он начал повышаться, но он был ещё низёхонький-низёхонький. Только в девоне начинает уровень кислорода доходить до нынешнего примерно. Очень поздно, кстати. Что касается, опять же, было разнообразие, росло или нет, сравниваем подобное с подобным. Возьмём каких-нибудь древних губок, которые называются археоциаты, посмотрим, с чего начинаются. Начинаются они буквально с трёх-четырёх видов, и потом их разнообразие множится-множится, и к тому моменту, когда образуется вот этот китайский лагерштетт самый древний, их у нас порядка 500 разных видов. Вот так вот нарастает их разнообразие за каких-то 10 млн лет. То же самое происходит с трилобитами. То же самое со многими другими организмами, с которыми мы можем проследить их летопись подробно, то есть у скелетных организмов. А здесь вот, увы, имеем моментальный снимок и пытаемся с ним разобраться, как криминалисты.
Александр Соколов: К сожалению, время вышло. Спасибо, Ярослав.
Ярослав Попов: Да, много вопросов у меня было.
Александр Соколов: Да-да-да, но нет. Напишите.
Ярослав Попов: Александр Андреевич отвечал подольше, чтобы я не успел, так сказать. Это самые каверзные.
Александр Соколов: Ну, тут ничего не поделаешь. Спасибо, Ярослав.
Андрей Журавлёв: Не шмогла — значит не шмогла.
Александр Соколов: У вас сегодня будет еще второй шанс, а пока что я прошу зрителей оценить, насколько вредным был Ярослав. Грозой он был, или интересным собеседником. Проголосуйте, пожалуйста.
А я, друзья, хочу вам сказать, что у нас еще с вами 20 минут ответов на ваши вопросы. Поэтому конечно кто-то может попытаться покинуть зал, но помните: пингвинопитек следит за вами! И кембрийский взрыв может произойти внутри вас…
А сейчас у нас видеовопрос от Рэйчел Вуд, профессора Школы наук о Земле Эдинбургского университета Шотландии, специалиста по эволюции организмов и среды в эдиакарском и кембрийском периодах. Включите, пожалуйста, видеовопрос.
Рэйчел Вуд: Здравствуйте, Андрей. Есть принципиальный вопрос из двух частей, который я бы хотела задать о кембрийском взрыве. Во-первых, был ли он кембрийским, и во-вторых, был ли он только взрывом?
Андрей Журавлёв: Thank you, Рэйчел. Значит, первое. Ну, вот кто внимательный и у кого хорошая память, я надеюсь, у большинства сидящих в зале она еще достаточно хорошая, обратил внимание, что я несколько раз на разрезах конкретных: на монгольских, на сибирских показывал, что вот у нас первые трубочки кембрийского облика появляются в докембрийских, в эдиакарских породах. То есть действительно кембрийский взрыв начинался до. Самые первые организмы, которые имеют потомка в кембрии — они появились еще где-то 540-545 млн лет назад. В Намибии, где мы с Рэйчел работаем, и в Сибири, где мы тоже с Рэйчел работаем, получается. Что касается его единомоментности, то опять же в наших работах мы показали, что это был процесс многоступенчатый. Как в знаменитой детской загадке: сначала нифига, а потом как фига, и фигулечки, фигулечки, фигулечки, фига. Вот это и есть кембрийский взрыв. Организмов становится все больше и больше, но этот процесс идет действительно внеступенчато, это не то, что просто по нарастающей. И связано это опять же с тем, что у нас уровень кислорода все время скачет, в это время очень еще не устоявшийся и низкий.
Александр Соколов: Спасибо. Вопрос от Виктора Загребнева. У Елены Наймарк с Михаилом Никитиным была работа, в которой они показали: трихоплакс после смерти распадается на облако отдельных клеток, поэтому фоссилизация не происходит, однако они смогли выделить характерные следы его перемещения. Нельзя по подобным следам определять наличие и процесс развития множества живых организмов до кембрийского взрыва?
Андрей Журавлёв: Кое-что действительно можно. Большая часть следов докембрийских, во-первых, такие следы у нас исключительно приурочены к тому, что кто-то ползал реально — это ко второй половине эдиакарского периода, начиная примерно с 550 миллионов лет, не так уж много. У нас самые первые наследившие организмы жили как раз в районе нашего Белого моря и что-то там делали, собирали, видимо, бактерий, соскребали, кто-то собирал. Что касается таких организмов, как трихоплекс, есть тоже такие докембрийские следы. Мы их в массе находили на той же реке Юдоме, которые я говорил, даже на фотографии были они изображены. Называются «ненокситес» — в честь беломорской опять же деревни Неноксы, близ которой их впервые обнаружили. И они очень сильно напоминают следы трихоплекса которые там в осадке копаются. То есть мы не можем исключить, что такие организмы, которые уже в общем-то имеют отношение непосредственно к животным, к многоклеточным животным, но очень простенькие действительно существовали в эдиакарское время. На всякий случай: эдиакарских больших мягкотелых мы немножечко выносим за скобки. Они вымерли за 10 миллионов лет до начала кембрийского взрыва в большинстве. Те, кто остались, совершенно на кембрийских не похожи. А вот те, кто наследил, могли дать начало кембрийскому взрыву, кембрийским животным.
Александр Соколов: Так, давайте дадим микрофон в зал. Пожалуйста, вот прямо напротив меня я вижу огонек.
Юрий, Москва: В начале выступления показали вы нам картинку с раковиной, похожей на моллюска современного брюхоногого и сказали, что это раковина червя. Хотелось бы уточнить, конвергентная эволюция по-разному может проявляться? И есть ли доказательства, что это была именно раковина червя, а не то, что этот червь заполз, как, например, современный рак-отшельник? Какие научные данные есть по таким находкам?
Андрей Журавлёв: Есть такие данные, потому что у этого моллюска микроструктура раковины такая, как у моллюска. У него там есть перламутр, который черви образовать не могут по каким-то причинам. Да, они тоже строят известковые раковины, спиробиды? иногда могут быть очень похожи, но если брать в больших количествах, мы увидим, что спиробиды могут быть очень по-разному закручены, а моллюски закручены всегда в очень правильную логарифмическую спираль в больших выборках. Кроме того, у моллюска есть протоконх — начальная раковинка, в которой он жил на личиночной стадии, она сохраняется, у червей такого нет. И, как я говорил, есть еще микроструктура раковины, которая сразу резко моллюсков отличает от многих других животных, даже от брахиопод, которые им в какой-то степени все-таки родственники, хоть и дальние.
Вопрос задает Ольга Окман из Нидерландов: Насколько я знаю, на определенной неделе развития зародыши разных существ становятся настолько похожими, что их практически нельзя отличить. Мой вопрос заключается в том, на какой неделе развития, по вашему мнению, человеческий эмбрион начинает напоминать создание кембрийского периода?
Андрей Журавлёв: На стадии сперматозоида.
Александр Соколов: Спасибо. Так, давайте дадим микрофон вот туда, пожалуйста. Да, вот мужчина, представляйтесь пожалуйста.
Здравствуйте, Павел Селиванов, сегодня выступать буду еще. Я сталкивался с утверждением, что в кембрии там поблизости произошла еще скелетная революция, и вот, дескать, эдиакарская фауна была бесскелетной, потому что это были детские сады, где не было хищников. И вот потом пошло хищничество и пришлось наращивать скелет. Как по-вашему, насколько справедливо это?
Андрей Журавлёв: Это действительно справедливо, потому что я вам показывал даже вот одно из немногих скелетных эдиакарских организмов, которые, опять же, у нас с реки Маи, с реки Юдома происходят — это наши собственные домашние животные, можно сказать. Встречается он в гигантских количествах — это пласт полтора метра высотой, километр длиной, и там их набиты миллиарды. То есть скелетизация у эдиакарских организмов тоже была. Но скелет микронный, он не нужен был для защиты, он нужен был для того, чтобы либо закрепиться на грунте с помощью него — ну, избыток ионов карбоната и кальция, в данном случае в море там действительно сплошные карбонаты — можно с помощью него закрепиться на грунте. Может быть, можно было просто вывести излишние ионы, чтобы не отравиться этими металлами, которые там в океане плавают. Для этого скелет, в принципе, используется у многих животных и даже у нас в какой-то степени.
А кембрийские скелеты — они очень сложные, они уже целенаправленно, можно сказать, ну, конечно, в кавычках, создавались для того, чтобы либо защищаться, либо нападать. Вот поэтому здесь вина хищников несомненна.
Александр Соколов: Ну что, попробуем БЛИЦ сейчас. Вы любите отвечать развернуто, давайте мы сейчас сделаем лаконично.
Андрей Журавлёв: А может, я сначала все выслушаю, а потом скажу да, да, нет, да?
Александр Соколов: Нет, так не получится. Вы готовы? Три минуты.
Андрей Журавлёв: Давайте попробуем.
Александр Соколов: Итак, время пошло. Возможно ли повторение кембрийского взрыва?
Андрей Журавлёв: Ну, если мы очистим землю дотла, что мы уже начали, то вполне.
Александр Соколов: Есть ли основания для термина эдиакарский взрыв?
Андрей Журавлёв: Нет, потому что появляется сначала очень незначительное количество эдиакарских организмов в одном определенном месте. Это был такой маленький континент Авалон, часть которого сейчас находится на Ньюфаундленде, а часть которого находится в Англии. Вот там самые древние. Потом уже через десяток миллионов лет их становится больше и больше. Так что здесь вот такой аналогии нет прямой.
Александр Соколов: Остановилась ли эволюция человека из-за технического прогресса?
Андрей Журавлёв: Нет конечно, потому что технический прогресс тоже накладывает определенные моменты на нашу эволюцию. Где-то мне попадались данные в научных сайтах журналов, что у нас у нового поколения вот этот палец становится более подвижный, там большая масса мускулов, их большее количество образуется. Ну, вероятно, что-то происходит с глазами, поскольку все больше рождаются детей уже с изначально плохим зрением, ну и так далее. Где-то идет в сторону прогресса, где-то наоборот. Она не останавливается.
Александр Соколов: Насколько глубоки были в среднем кембрийские океаны?
Андрей Журавлёв: Да такие же, как сейчас примерно. Здесь в этом не отличалось.
Александр Соколов: А в чем проблема подделать эти оттиски? Взял, отпечатал, подсушил — и вот еще одна зверюга.
Андрей Журавлёв: Не получится, потому что мы положим такую зверюгу на сканирующий микроскоп, и сразу будет видно, подделка это или нет, потому что еще никто не научился работать на микронном уровне. Нужен новый Левша, который там блоху подковал. Здесь даже сложнее, чем блоху. Эти кристаллики, которые невооруженным глазом вообще не видны — это надо залезть в этот сканирующий микроскоп и, бомбардируясь мощными пучками электронов, чего-то там пытаться сделать.
Александр Соколов: Есть ли математические модели кембрийского взрыва?
Андрей Журавлёв: Есть и очень много достаточно разных.
Александр Соколов: Какую роль играют черные копатели в изучении кембрийского взрыва?
Андрей Журавлёв: Исключительно отрицательную, потому что черные копатели, они сейчас заявляют: вот мы находим новое местонахождение. Никогда они ничего нового не находят. Они следуют за нами. Вот почему в последнее время я слежу, чтобы в публикациях не было точных указаний, где мы чего взяли. Потому что они приходят потом туда, все это разваливают, выбирают самое красивое и продают на eBay. Вот весь их вклад. Бывают такие люди, даже среди ученых, которые на eBay это покупают и пытаются чего-то описывать, заканчивается это, как правило, плохо. Один недавний случай — это тетраподофис, вот такая ископаемая зверюшка с названием как рекламный слоган с какого-нибудь сайта по продаже недвижимости. На самом деле оказалось, что не змея с четырьмя ногами, а совсем другое пресмыкающееся.
Александр Соколов: Так, закончился Блиц, и вам предстоит сейчас выбрать, кому за лучший вопрос достанется книга Карла Циммера «Эволюция. Триумф идеи» издательства «Альпина нон-фикшн». За лучший вопрос.
Андрей Журавлёв: Так, вот первый вопрос там был по поводу червей и моллюсков. Вон там где-то.
Александр Соколов: Да, туда уходит у нас книга. Прекрасно, замечательно. От Юрия из Москвы. Вам, Юрий, достаётся книга.
Давайте-ка посмотрим теперь, как оценили Ярослава Попова в качестве вредного оппонента.
Александр Соколов: Покажите. О, у нас заявка! Ещё, конечно, не вечер, но грозный был Ярослав. Легко так, конечно, на расстоянии, в безопасности.
Сейчас появится шутливая картинка Юлии Родиной по поводу вашего выступления. Вы как инициатор кембрийского взрыва.
===================================================================