Когда мамонты не были большими

Шерстистый мамон т (Mammuthus primigenius) — единственный из мамонтов, о котором точно известно, что он был покрыт длинными волосами. Немецкий естествоиспытатель Иоганн Блуменбах, который первым описал это животное в 1799 году, назвал его Elephas primigenius («первичный слон»). Лишь позже выяснилось, что мамонты во многом отличались от своих родственников слонов

Описано 11 видов мамонтов, но, говоря об этих животных, обычно имеют в виду мамонта шерстистого, или тундрового, — Mammuthus primigenius. У него был самый большой ареал, его останки находили чаще других, и он был описан первым. Считается, что средой, в которой обитали шерстистые мамонты, была тундростепь — относительно сухая местность, заросшая в основном травами. Она появилась вблизи ледников, которые, сковав огромные массы воды, высушили прилегающие к ним земли. Как свидетельствуют палеонтологические находки, по обилию разных животных этот регион не уступал африканским саваннам. Кроме мамонтов в тундростепи обитали носороги, быки, бизоны, сайгаки, медведи, львы, гиены, лошади. Этот комплекс видов называют приледниковой, или мамонтовой, фауной. Но сейчас эти места крайне бедны крупными животными. Большая их часть вымерла.

В начале 1990-х годов российские исследователи сделали сенсационное открытие. Радиоуглеродный анализ зубов шерстистых мамонтов, найденных на острове Врангеля в Северном Ледовитом океане, показал, что древние слоны существовали на этом острове всего 3700 лет назад. Последние мамонты были карликами, в полтора раза меньше своих континентальных предшественников. Но 12 000 лет назад, когда остров Врангеля был соединен с материком, там же жили мамонты крупные.

Затерянные в Сибири

Дискуссии о вымирании мамонтов не менее 200 лет. На эту тему писал еще Жан Батист Ламарк. Он считал, что биологические виды не вымирают, и если животные прошлого отличаются от живущих ныне, то они не вымерли, а превратились в других. Правда, сейчас не существует животных, которых можно было бы счесть потомками мамонтов. Но Ламарк нашел объяснение и этому факту: мамонтов истребил человек, или они не вымерли, а скрываются где-то в Сибири.

Для своего времени оба объяснения были вполне приемлемы. С одной стороны, разрушающее действие человека на природу было очевидно уже тогда. Ламарк был одним из первых, кто основательно проанализировал этот процесс. С другой стороны, в Европе представления о Сибири были весьма смутными. И именно во времена Ламарка стали поступать данные о находках трупов мамонтов, хорошо сохранившихся в вечной мерзлоте, — как будто не так давно они и умерли. Антагонист Ламарка Жорж Кювье толковал те же сведения иначе: поскольку трупы хорошо сохранились, то они были не жертвами хищников, а умерли по другим причинам, возможно, из-за наводнения. Суть его теории сводилась к следующему: в истории Земли случались скоротечные катаклизмы, которые могли привести к изменению фауны на определенной территории.

Примерно в то же время итальянский палеонтолог Джованни Батиста Брокки высказал еще одну мысль: каждому виду на Земле отпущен свой срок. Виды и группы видов вымирают подобно тому, как организмы умирают от старости.

У всех приведенных точек зрения нашлись сторонники и противники. В начале ХХ века один из последователей Ламарка, немецкий палеонтолог Густав Штайнман, попытался доказать, что полностью вымирали только самые крупные млекопитающие — те, на которых охота велась особенно интенсивно. Остальные животные, известные по ископаемым останкам, не вымерли, а превратились в других. Подобные представления не нашли широкого признания. Теория «катастрофизма» Кювье оказалась более востребована, тем более что она была поддержана новыми данными о превращениях, которые претерпела поверхность Земли на протяжении ее долгой истории.

Некоторые исследователи развивали идеи о дисгармоничности, «чрезмерной эволюции» или «инадаптивности» вымерших существ. Несуразность отдельных животных так преувеличивали, что возникал вопрос: как вообще они могли существовать? Мамонты использовались в качестве одного из примеров такой дисгармонии. Будто бы огромные бивни этих хоботных, чрезмерно развившись, завели их в эволюционный тупик. Но авторы таких работ обходили стороной один важный момент: «несуразные» животные, прежде чем исчезнуть, процветали в течение миллионов лет.

И все-таки их рассуждения были основаны на реальном факте: в эволюции некоторых групп организмов обнаруживаются направления, ведущие к максимально возможной степени развития признака. Например, размеры тела, рогов, бивней, зубов, панцирей со временем могут увеличиваться. При этом обратного процесса не происходит, и когда дальнейшее увеличение становится невозможным по физическим причинам, группа вымирает. Австрийский палеонтолог Отенио Абель назвал это законом инерции.

Степной мамонт, или трогонтериевый слон, живший в Северной Евразии 600–370 тысяч лет назад. Это было одно из самых крупных хоботных, достигавшее в холке 4,7 м. Трогонтериевый слон считается предком шерстистого мамонта

На еловой диете

Одна из самых популярных гипотез, объясняющих вымирание мамонтовой фауны, — климатическая. В конце последней ледниковой эпохи, примерно 15 000– 10 000 лет назад, когда ледник растаял, северная часть тундростепи превратилась в болото, а в южной разрослись леса, преимущественно хвойные. Пищей животных вместо трав стали еловые ветки, мхи и лишайники, что якобы и сгубило мамонтов и других представителей мамонтовой фауны.

Между тем климат и до этого неоднократно менялся, ледники наступали и отступали, но мамонты и мамонтовая фауна сохранялись и процветали. Допустим, тундра и тайга и в самом деле не лучшее место для крупных травоядных (впрочем, там все же живут северные олени, лоси, канадские лесные бизоны). Но теория эволюции учит, что при изменении климата живые существа должны адаптироваться к нему или переселиться. Территория в распоряжении мамонтов была огромна — чуть ли не половина Евразии и большая часть северо-запада Северной Америки (в которой кроме шерстистого мамонта в это же время обитал колумбийский мамонт — Mammuthus columbi).

Если климат менялся, то могла сократиться численность животных, но они вряд ли бы исчезли полностью. Большую часть территории, на которой жили мамонты, сейчас занимают хвойные леса и болота, но есть на ней и другие биотопы — луга, поймы рек, большие участки смешанного леса, лишенные леса предгорья. Наверняка среди этих пространств нашлось бы где-нибудь место для мамонтов. Этот вид был очень пластичен и 70 000–50 000 лет назад обитал в лесостепи и лесотундре, в заболоченных или, наоборот, сухих редколесьях, в тайге, смешанных лесах и тундре. В зависимости от широты климат на этих территориях варьировал от мягкого до сурового.

Но главным аргументом против климатической гипотезы является то, что вымирание мамонтовой фауны во многих местах произошло, когда значительных климатических и ландшафтных изменений там не происходило. Если так, то экспансия таежной флоры могла быть не причиной, а следствием вымирания животных. Если травоядных много, то они съедают не только траву, которая может быстро отрасти, но и ростки деревьев и кустарников. В результате деревья плохо возобновляются и сокращаются в числе. Кроме того, хоботные могут валить большие деревья. В африканских заповедниках егеря вынуждены регулировать численность слоновьих стад, иначе они попросту съедают саванну. Поэтому могло случиться так, что, когда мамонты вымерли, а других травоядных стало намного меньше, на месте тундро степи вырос лес.

Между тем очевидно, что вымирание мамонтов и других крупных млекопитающих совпадает по времени с началом наступления человека на природу. Уже десятки тысяч лет назад люди имели орудия, с помощью которых могли уничтожать своих соседей по планете. Умение изготавливать кремневые наконечники копий, владение огнем, способность к совместной охоте и другие качества делали древних людей конкурентами хищников.

Шерстистый, или тундровый, мамонт, появившийся в Евразии около 150 тысяч лет назад. Впоследствии он обитал на огромной территории от Испании до Чукотки, а также в Северной Америке. Старые самцы могли достигать 4 м в холке и весить до 6–8 т Карликовый мамонт с острова Врангеля имел всего 1,8 м в высоту при весе 2 т. Эта реликтовая популяция вымерла около 3700 лет назад

Опасные соседи

На мамонтов древние люди охотились особенно часто. Из их черепов и шкур строили целые поселения. Может, в конце концов всех и перебили? Такое объяснение предлагают некоторые современные исследователи (хотя, как мы сказали, этой гипотезе уже лет 200). Другие ученые считают, что «горстка дикарей с палками» была неспособна истребить целый вид крупных животных.

Сколько тогда на Земле было людей, в точности неизвестно, однако в отложениях возрастом 12 000 лет уже найдены тысячи первобытных стоянок. Возможно, во времена мамонтов «дикарей» было достаточно, чтобы нанести серьезный ущерб природе. В XIX веке, например, европейские путешественники описывали варварские загонные охоты индейцев, эскимосов и африканских племен, которые истребляли огромное количество животных. Причем аборигенов не заботило, что большая их часть использована не будет. Огромные скопления костей травоядных в разных частях света указывают на то, что древние люди от своих потомков в этом отношении не отличались. По мере оскудения фауны племена откочевывали в поисках мест, богатых дичью.

Впрочем, иногда современные исследователи рисуют более сложную картину истребления. Человек якобы «раскачал экологические пирамиды», то есть каким-то образом нарушил сложившийся экологический порядок. Древние охотники вкупе с хищными зверями якобы сначала уничтожили крупных травоядных, а потом от недоедания вымерли уже сами хищники.

Кстати, на острове Врангеля археологи обнаружили следы поселения палеоэскимосов, однако занимались они в основном морским промыслом. Остатков костей мамонтов на этой стоянке не было. Нашлась только кость шерстистого носорога (вымершего гораздо раньше), которая, вероятно, была чем-то вроде детской игрушки. Обнаруженной стоянке 3200 лет, а находки последних мамонтов относятся к более раннему периоду — 3700 лет назад. То есть последних мамонтов на острове никто не беспокоил, они вымерли сами по себе. Карликовые размеры мамонтов с острова Врангеля, а также печать болезней на их останках свидетельствуют о том, что эти животные страдали от недостатка пищи и близкородственного скрещивания. И эта маленькая популяция карликов постепенно угасла. Возможно, именно изоляция позволила ей на несколько тысяч лет пережить остальных сородичей.

Итак, утверждения о том, что климат или человек были главной причиной исчезновения мамонтов, далеко не бесспорны. При неувязках в гипотезах ученые часто предлагают компромиссные решения. Уже сложилось «традиционное» завершение трудов о вымирании животных: якобы в этом процессе разные неблагоприятные воздействия наложились друг на друга. В нашем случае мамонтам и климат повредил, и люди их преследовали, а при сокращении численности и генетика подвела: начались близкородственные скрещивания, которые привели к вырождению. Хорошо, допустим, мамонтам не повезло, но неясно, почему повезло другим, невымершим. Бизонам, овцебыкам, северным оленям…

Вариации на тему Гайдна

Одно соображение в современной науке не обсуждается вовсе, а именно то, что мамонты вымерли «от старости». Подобные интерпретации эволюции ныне считаются ересью. Однако это объяснение вроде бы все ставит на свои места: во время эволюционной «молодости» мамонтам и климат был нипочем, и первобытные охотники им были не страшны. А потом, когда «молодость» прошла, их численность стала неуклонно сокращаться. В конце концов вымерли и последние популяции-долгожители, наподобие той, что обитала на острове Врангеля.

Свидетельств такого филогенетического старения немало, и их число увеличивается. Недавно американские исследователи проследили случаи вымирания некоторых млекопитающих, используя спорово-пыльцевой анализ и множество других современных методов. Они пришли к выводу, что на Северо-Американском континенте исчезновение крупных травоядных началось еще до прихода туда людей и происходило постепенно. Вымирание мамонтов и других млекопитающих складывается в типичную картину, которую палеонтологи описывают для более древних групп животных, например для динозавров или морских головоногих моллюсков-аммонитов. Один из исследователей остроумно сравнил ее с 45-й симфонией Гайдна, в которой музыканты по очереди начинают покидать оркестр еще до окончания произведения.

Упомянутые американские исследователи причиной вымирания считают климат. Однако факты, на которые указывали основатели палеонтологии, остаются фактами. По каким-то причинам эволюция групп организмов идет в определенном направлении, подобно тому как однонаправленно — от юности к старости — происходит индивидуальное развитие особи. Характеристики механизма «филогенетического старения», предлагавшиеся классиками палеонтологии, довольно расплывчаты. Здесь можно кое-что прояснить, если обратиться к современной геронтологии — науке о старении организмов. Существует несколько десятков гипотез, предложенных для объяснения механизма старения особи. В них часто отмечается, что некоторые клетки не могут воспроизводить свои точные копии неопределенно долго. С каждым делением в них происходят или поломки ДНК, или сокращение длины некоторых участков хромосом, или еще нечто такое, что со временем приводит к невозможности дальнейших делений. Не исключено, что из-за этого становится невозможным и омоложение «поизносившихся» клеток, а значит, и тканей, и органов. В результате наступают старость и естественная смерть. Может быть, и во всем геноме что-то укорачивается с каждым его копированием, и это со временем приводит к невозможности его воспроизведения, а значит, к вымиранию вида. И хотя сегодня вопрос о причинах вымирания остается открытым, эта последняя гипотеза заслуживает внимания.

Если это предположение верно, то попытки «оживить» мамонтов обречены на неуспех, но некоторые ученые продолжают опыты. В средствах массовой информации появлялись сообщения, что мамонта вот-вот клонируют. Японским ученым удалось клонировать клетки мыши, которая несколько лет пролежала в морозилке, и теперь они будто бы готовы перейти к более масштабным проектам.

Однако тут возникает извечный вопрос биологии: в какой мере результаты лабораторных опытов на модельном объекте могут быть экстраполированы на то, что происходит в природе? Несколько лет в морозилке — это не тысячи лет в тундре, где останки могли многократно оттаивать и вновь замерзать. При длительном пребывании в мерзлоте клетки не могут сохраняться неповрежденными. От них остаются только фрагменты молекул, поэтому клонировать их не удается.

В основном повреждения происходят из-за того, что вода, содержащаяся в клетках, кристаллизуется и разрывает клеточные структуры. Все до сих пор обнаруженные трупы мамонтов сильно повреждены, если сравнивать их с мышью из морозилки. Поэтому ученые возлагают надежды на замороженные сперматозоиды мамонтов. В них воды крайне мало, и они могут выдерживать замораживание лучше, чем обычные клетки. Но вероятность такой находки ничтожно мала. Так что пока клонирование мамонта выглядит безнадежным делом.

Иллюстрации Эльдара Закирова