Настоящее прошлое: как современные научные методы помогают палеонтологам опровергать укоренившиеся заблуждения и совершать открытия

Стереотипный палеонтолог — это суровый бородач, отправляющийся в далекие и опасные края с лопатой, киркой и кисточками. Задача найти и извлечь на свет божий окаменевшие останки живых существ действительно никуда не делась. Но палеонтологи бывают и за компьютером, в белых халатах, вооруженные электронными микроскопами, ускорителями частиц и прочей новейшей техникой. Изощренные методы позволяют ученым открывать поразительные факты и развеивать застарелые заблуждения.

Тираннозавры с интеллектом обезьян?

Палеонтологические находки драгоценны, и ученые очень стараются их не разрушать. Но и посмотреть, что внутри, тоже хочется. В этом помогает компьютерная томография вроде той, что делают в больнице. Так палеонтологи реконструировали внутреннюю полость черепа тираннозавра. По ней можно судить о форме и размере мозга. Оказалось, что ящер имел очень крупные обонятельные области. Чуткое обоняние — полезное для хищника свойство.

Более того, ученые прикинули число нервных клеток в больших полушариях мозга тираннозавра. Одна научная группа сочла, что их было более трех миллиардов, и приписала тираннозавру интеллект как у макак или бабуинов. Не все эксперты согласились с этими выводами, но сама возможность подобных оценок впечатляет.

Динозавры: горячие, яркие и в перьях

Новые методы позволяют находить в окаменелостях остатки химических веществ. Например, пигментов — природных красителей. Так мы узнали, что некоторые динозавры были рыжими, другие — c полосатым хвостом, а третьи имели яркое переливающееся оперение. Да, именно оперение. Ученые выяснили, что многие динозавры были покрыты перьями, как их ближайшие родственники — птицы. Классические портреты чешуйчатых мезозойских ящеров пришлось сдать в архив.

Наверное, самое громкое изменение в «имидже» динозавров, — это открытая у них способность поддерживать высокую температуру тела. Некоторые палеонтологи считают, что динозавры не были настоящими теплокровными. Они просто много работали мышцами и грелись на солнышке днем, а за ночь благодаря большим размерам не успевали остыть. В ровном теплом климате мезозойской эры это действительно могло работать. Но в 2022 году группа исследователей подтвердила догадки о том, что все было сложнее.

Ученым помогли жироподобные вещества липиды, когда-то содержавшиеся в костях динозавров. Остатки липидов сильно изменились за десятки миллионов лет, но по-прежнему узнаваемы. Более того, молекулы сохранили следы окисления и «сшивки» между собой. Это позволило оценить для множества видов динозавров скорость обмена веществ, напрямую связанную с температурой тела. Действует простая закономерность: чем быстрее метаболизм, тем больше химических модификаций накапливается в липидах.

Эксперты пришли к выводу: по скорости обмена веществ многие динозавры не уступали современным птицам. Столь быстрый метаболизм означает, что тела ящеров вырабатывали много тепла. Так много, что основным его источником были особые химические реакции, а не сокращение мышц или солнечные лучи. «Горячими натурами» были и растительноядные гиганты диплодоки, и грозные хищники тираннозавры. С другой стороны, стегозавры и трицератопсы по скорости метаболизма были ближе к современным рептилиям.

Правда, тут же появились критики, утверждающие, что в аргументации авторов много слабых мест. Кто прав в споре специалистов, покажет время. Но потрясает сама возможность «поставить градусник» существам, вымершим 66 миллионов лет назад.

Химические следы в окаменелостях оставляют и такие важные вещества, как белки — например, коллаген, придающий нашим тканям прочность и эластичность. Недавно палеонтологи извлекли остатки белков из находки возрастом почти 200 миллионов лет! Древние белки тоже могут многое поведать об особенностях обмена веществ древних животных, строении их мышц, кровеносных сосудов и даже об условиях окружающей среды, в которых те превратились в окаменелость.

Откуда взялись позвоночные

Вечная боль палеонтологов состоит в том, что мягкие ткани почти никогда не сохраняются. Кости, зубы, раковины и панцири — это, конечно, хорошо. Но как насчет мышц или мягких покровов? А ведь многие организмы вообще не имеют твердых тканей. Целые группы живых существ до недавнего времени оставались почти невидимыми для палеонтологов.

Все изменила случившаяся на рубеже веков «лагерштеттная революция». Лагерштетт — это особый тип местонахождения (так палеонтологи называют скопления ископаемых остатков). В лагерштеттах сохраняются отпечатки организмов в когда-то вязкой или рыхлой, а впоследствии окаменевшей среде.

Они образуются, например, при быстром погребении живых существ под осевшим на них рыхлым грунтом. Похожим образом вулканический пепел запечатлел жителей древних Помпеев. Сохранились позы, черты лица и складки одежды — все в виде полостей в схватившейся породе.

Лагерштетты, словно посмертные маски, хранят трехмерную форму организмов в мельчайших деталях. Есть и еще одна причина, превращающая такие находки в сокровищницу для палеонтологов. Быстрый обвал грунта похоронит под собой всех, кто под него попал, а это могут быть самые разные организмы, от водорослей до животных. Наука получает «мгновенный снимок» целой экосистемы.

До недавнего времени лагерштетты считались редкостью, экзотикой. Однако сейчас стало понятно, что их просто нужно уметь искать и изучать. В результате число известных лагерштеттов многократно возросло, а наши знания о древнейшей жизни стали стремительно пополняться.

Благодаря лагерштеттам палеонтологи сумели разобраться со многими загадочными животными. Например, у юньнанозоона — небольшого «червяка», жившего более 500 миллионов лет назад, — разглядели жаберную решетку и сегментированные мышцы. Это означает, что он был одним из самых ранних предков позвоночных животных, включая человека.

Черновики Бога

Палеонтологи продолжают решать загадку, возможно, самых странных существ за долгую историю жизни. Они жили в морях эдиакарского периода более полумиллиарда лет назад. Этих созданий прозвали черновиками Бога.

Дело в том, что они совершенно не похожи ни на кого из более позднего населения Земли — а значит, не оставили потомков. Поэтически выражаясь, можно назвать «эдиакарцев» результатом неудачного эксперимента природы.

Кем или чем были эти организмы странной, диковинной формы? Животными, растениями, грибами, лишайниками? Разобраться с их природой помогли «молекулярные окаменелости», извлеченные из эдиакарских остатков. Они позволили, например, отнести плоскую, похожую на блин и прежде совершенно непонятную дикинсонию к животным в полном смысле этого слова.

В ней нашли продукты распада холестерина, знакомого нам прежде всего по опасным бляшкам в сосудах людей. Такие соединения имеются исключительно у животных. Теперь можно с уверенностью сказать, что эдиакарская фауна — одно из самых древних (и древнейшее из сколько-нибудь подробно изученных) сообществ многоклеточных животных на Земле.

Из медуз в бактерии

Немиану простую (Nemiana simplex) палеонтологи знали довольно давно. Этот житель эдиакарских морей действительно незамысловат — желеобразный мешок размером от миллиметров до нескольких сантиметров. Немианы любили компанию себе подобных — породы сохранили их плотно жмущиеся друг к другу бесчисленные тельца на дне моря.

Внутри каждого можно различить малопонятные структуры, а сверху вроде бы имелись щупальца. Предельная простота немиан сыграла с учеными злую шутку — уж больно легко в них увидеть то, что хочется тому или иному палеонтологу.

Поэтому немиан считали водорослями, губками, полипами, медузами, даже грибами или лишайниками, причем каждая гипотеза находила свои подтверждения. Однако анализ химического состава обнаружил в них вещества, которые есть только у бактерий. Выходит, что это были всего лишь сгустки из фотосинтезирующих микробов.

Немиан-животных пришлось «закрыть» как никогда не существовавших. Вместо них описали новый род цианобактерий под названием Beltanelliformis. К слову, очень близкие к нему цианобактерии есть и сейчас. Например, колонии ностока, похожие на зеленую студенистую сливу, встречаются во многих озерах.

Но настоящий рекордсмен по возрасту среди «химических ископаемых» — это продукты распада хлорофилла, необходимого для фотосинтеза. Их обнаружили в остатках многоклеточного организма возрастом около одного миллиарда лет. Хлорофилл помог опознать загадочную окаменелость как водоросль.

Чтобы сделать палеонтологическое открытие, далеко не всегда нужно обнаружить новую окаменелость. Часто достаточно как следует изучить экспонат, десятки лет хранившийся в музее. Находок очень много, а изучающих их экспертов довольно мало. К тому же техника не стоит на месте, и регулярно появляются все более информативные методы исследования. Наверняка в ближайшем будущем нас ожидает множество новых сюрпризов из далекого прошлого.

_{Фото: SCITECHDAILY.COM; YANG DINGHUA; ISTOCKPHOTO; NICOLLE R. FULLER; SAYO-ART LLC; BETH ZAIKEN; ISTOCKPHOTO}