Глубокое время

Мы не находим ни следа начала, ни перспективы конца.

— Джеймс Хаттон

Видеоверсия главы · YouTube

Часы, которые трудно представить#

Человеческая голова плохо справляется с большими промежутками времени. Сто лет мы ещё чувствуем: это жизнь прадеда. Тысячу лет представляем с трудом. Миллион лет уже просто слово. А история жизни на Земле измеряется миллиардами. Американский писатель Джон Макфи, путешествуя с геологами, придумал для этой бездны имя «глубокое время» и образ, чтобы её почувствовать. Если вытянуть руки в стороны и считать, что расстояние от кончика одного пальца до кончика другого вмещает всю историю Земли, то одного движения пилочкой по ногтю среднего пальца хватит, чтобы стереть всю историю человечества.

Станислав Дробышевский, антрополог из МГУ, написал путеводитель по этой бездне в нескольких томах. «Палеонтология антрополога» идёт по эпохам, от докембрия и палеозоя через мезозой к кайнозою, а «Достающее звено» рассказывает о происхождении человека. Название второй книги, конечно, шутка над выражением «недостающее звено». Звеньев, по Дробышевскому, давно хватает. Ископаемых переходных форм найдено столько, что спорить приходится уже о деталях, а не о самом факте эволюции. Он пишет с юмором и не стесняется сказать, что многие популярные представления о прошлом ошибочны. Начать можно и с картинок: у него есть «Иллюстрированный путеводитель в зверинец прошлого», где древние существа нарисованы так, что их хочется разглядывать.

Главная мысль, проходящая через все его тома: всё, что есть в нашем теле, откуда-то взялось. Пять пальцев, четыре конечности, позвоночник, челюсти, лёгкие, волосы, молочные железы появились у разных предков в разное время и по разным причинам, часто совсем не для того, для чего мы их используем сейчас. Человек — итог длинной цепочки случайностей и компромиссов, и в его теле записана вся эта история.

Как измерили возраст Земли#

Ещё в XVII веке ирландский архиепископ Ашшер, сложив возрасты библейских патриархов, получил, что мир сотворён в 4004 году до нашей эры. Первым, кто по-настоящему посмотрел на камни, был шотландец Джеймс Хаттон. Он видел, как реки медленно сносят горы в море, как на дне оседают слои, как эти слои потом поднимаются и сминаются, и понял, что на всё это нужно невообразимо много времени. Его фраза об отсутствии следов начала стала девизом новой геологии. Чарльз Лайель развил его идеи в «Основах геологии», и молодой Дарвин взял первый том с собой на «Бигль».

Физики поначалу встретили геологов в штыки. Лорд Кельвин, один из творцов термодинамики, рассчитал, сколько времени нужно раскалённой Земле, чтобы остыть до нынешнего состояния, и получил несколько десятков миллионов лет. Для эволюции это было катастрофически мало, и Дарвин признавался, что расчёты Кельвина мучают его сильнее всех прочих возражений. Выпуск «Лорд Кельвин. Классическая термодинамика» из серии «Наука. Величайшие теории» рассказывает о человеке, который ввёл абсолютную шкалу температур и в споре о возрасте Земли оказался прав в математике, но ошибся в исходных данных.

Самую знаменитую поправку внесла радиоактивность. Выпуск той же серии «Мария Кюри. Радиоактивность и элементы» показывает, как в конце XIX века обнаружили, что некоторые атомы распадаются сами, выделяя тепло. Земля подогревается изнутри, поэтому остывает гораздо медленнее, чем считал Кельвин. А распад идёт с постоянной скоростью, и это дало геологам часы. По доле урана, превратившегося в свинец, можно определить возраст породы, как по песку в нижней колбе песочных часов. В 1956 году американский геохимик Клэр Паттерсон по изотопам свинца в метеоритах получил возраст Земли около 4,55 миллиарда лет, и с тех пор цифра почти не изменилась.

Сами материки тоже не стоят на месте. В 1912 году немецкий метеоролог Альфред Вегенер выступил с идеей, изложенной потом в книге «Происхождение континентов и океанов». Берега Африки и Южной Америки складываются, как куски разорванной газеты, по обе стороны океана находят одинаковые ископаемые растения и пресмыкающихся, которые никак не могли переплыть море, а на юге Африки видны следы древних ледников. Вывод Вегенера: когда-то материки составляли единый суперконтинент, который он назвал Пангеей, а потом раздвинулись. Геологи его высмеяли, потому что он не мог объяснить, какая сила двигает материки. Вегенер погиб в экспедиции в Гренландии в 1930 году, а через тридцать лет исследования морского дна доказали, что он был прав: плиты земной коры ползут со скоростью, с какой растут ногти.

Кембрийский взрыв#

Первые три миллиарда лет жизнь была почти исключительно одноклеточной. Потом, около 540 миллионов лет назад, за сравнительно короткий по геологическим меркам срок в несколько десятков миллионов лет появились почти все основные типы животных: членистоногие, моллюски, иглокожие, первые хордовые. Это событие называют кембрийским взрывом. Одна из причин, видимо, в том, что в океане стало достаточно кислорода, чтобы питать крупные подвижные тела. Другая в «гонке вооружений»: как только появились хищники, выгодными стали панцири, шипы, глаза и быстрые мышцы, а у хищников в ответ развились челюсти и когти.

Среди кембрийских существ был маленький червеобразный пикайя с зачатком спинной струны, хорды. От таких невзрачных созданий происходим мы. Дробышевский замечает, что если бы в тот момент какой-нибудь наблюдатель выбирал, кто из обитателей моря унаследует Землю, он вряд ли поставил бы на пикайю.

О том, как выглядели эти моря, мы знаем во многом благодаря одной горе. В 1909 году американский палеонтолог Чарльз Уолкотт нашёл в Канадских Скалистых горах сланцы Бёрджес, где кембрийские животные сохранились вместе с мягкими тканями, с жабрами, кишечником и щупальцами. Среди них нашлись существа настолько странные, что одно из них, с пятью глазами и хоботом с клешнёй на конце, при первом показе на научном докладе вызвало у слушателей смех. Именно в этих сланцах лежала и пикайя.

Выход на сушу#

Сначала на сушу вышли растения, потом членистоногие, и лишь потом позвоночные. Около 375 миллионов лет назад в мелких пересыхающих водоёмах жили рыбы с мясистыми плавниками, у которых внутри были кости, похожие на кости наших рук. Одна из самых известных находок, тиктаалик, найденная в Канадской Арктике, выглядит как нечто среднее между рыбой и крокодилом: у неё есть шея, которой нет у рыб, плоская голова и плавники, на которые можно опереться. Палеонтологи заранее рассчитали, в породах какого возраста и какого типа её надо искать, и нашли. Это хороший пример того, как эволюционная теория делает проверяемые предсказания.

Выход на сушу потребовал перестроить всё: дыхание, опору, защиту от высыхания, способ размножения. Амфибии остались привязаны к воде, куда откладывали икру. Следующим прорывом стало яйцо с защитной оболочкой, внутри которой зародыш развивается в собственном маленьком пруду. Его обладатели, амниоты, смогли уйти от воды совсем. От них произошли и рептилии, и птицы, и млекопитающие.

Великие вымирания#

История жизни не была плавным подъёмом. Её прерывали катастрофы. Самая страшная случилась около 252 миллионов лет назад, на границе пермского и триасового периодов. По разным оценкам, исчезло до девяноста процентов морских видов и большая часть наземных. Вероятная причина в извержениях вулканов в Сибири, которые длились сотни тысяч лет, насытили атмосферу углекислым газом и отравили океан. Жизнь восстанавливалась миллионы лет. Сибирские траппы, застывшие потоки той лавы, до сих пор покрывают площадь, сравнимую с Западной Европой.

Самое знаменитое вымирание произошло 66 миллионов лет назад. В 1980 году физик Луис Альварес и его сын, геолог Уолтер, нашли по всему миру тонкий слой глины, богатый иридием, редким на Земле и обычным в метеоритах, и предположили, что виноват астероид. Через десять лет нашли и кратер: он лежит у полуострова Юкатан, а астероид был диаметром около десяти километров. Он погубил нептичьих динозавров и множество других групп. Азимов в книжке «Как мы узнали о динозаврах» рассказывает, с чего всё начиналось: с гигантских зубов и костей, найденных в Англии в начале XIX века, и с 1842 года, когда анатом Ричард Оуэн придумал для этих существ слово «динозавр», то есть «ужасный ящер». Птицы, как выяснилось, прямые потомки динозавров, так что в строгом смысле динозавры не вымерли, а до сих пор клюют крошки у нас под окнами.

Вымирания играли двоякую роль. Они уничтожали господствующие группы и освобождали место для других. Млекопитающие появились почти одновременно с динозаврами, но больше ста миллионов лет оставались мелкими ночными зверьками, похожими на землероек. Дробышевский во втором томе, посвящённом мезозою, подробно показывает, как в этой тени складывались наши черты: тёплая кровь, шерсть, молоко, острый слух и обоняние для ночной жизни. Только когда динозавры исчезли, млекопитающие заняли освободившиеся ниши и за несколько миллионов лет дали китов, слонов, лошадей и приматов. Мы существуем благодаря астероиду.

Лошади Ковалевского#

Как выглядит эволюция одной группы в подробностях, первым показал русский палеонтолог Владимир Ковалевский. В 1870-х он изучил ископаемых предков лошади, и его «Палеонтология лошадей» стала одной из первых работ, где эволюцию прочитали прямо по костям. Ранние предки лошади были размером с лисицу, жили в лесах и ходили на нескольких пальцах. Когда климат стал суше и леса сменились степями, выгоднее стало бегать по открытому пространству и жевать жёсткую траву. Ноги удлинялись, боковые пальцы уменьшались, пока не остался один, одетый в копыто, а зубы становились выше и крепче. Ковалевский связал перемены в скелете с переменами в среде, и Дарвин высоко ценил его работы. Судьба самого учёного сложилась трагически, признание в России пришло к нему уже после смерти.

Похожую работу для своей страны проделал геолог Александр Карпинский. В «Очерках геологического прошлого Европейской России» он восстанавливает, как над Русской равниной то наступали, то отступали древние моря, оставляя слои известняка с раковинами. Белый камень, из которого сложены храмы и первые каменные стены «белокаменной» Москвы, — дно такого моря.

Приматы#

Приматы начинали как мелкие лазающие зверьки в тропических лесах. Жизнь на деревьях сформировала многое из того, чем мы пользуемся: хватательную кисть с противопоставленным большим пальцем, объёмное цветное зрение с глазами, смотрящими вперёд, чтобы точно оценивать расстояние при прыжке, большой мозг для ориентирования в трёхмерном мире ветвей и сложной общественной жизни. В третьем томе, о кайнозое, Дробышевский показывает, как эти черты собирались по кусочкам у разных групп.

Около семи миллионов лет назад в Африке линия, ведущая к человеку, разошлась с линией, ведущей к шимпанзе. Самое неожиданное открытие антропологии XX века в том, что прямохождение появилось задолго до большого мозга. Знаменитая Люси, скелет австралопитека возрастом около 3,2 миллиона лет, ходила на двух ногах вполне уверенно, а мозг у неё был не больше, чем у шимпанзе. Причины перехода к прямохождению до сих пор обсуждают: освобождение рук для переноски, экономия энергии при ходьбе на большие расстояния по редколесью, возможность смотреть поверх высокой травы. Скорее всего, сработало несколько причин сразу. В первой книге «Достающего звена» Дробышевский разбирает этих ранних двуногих по косточкам и показывает, как по форме таза и стопы узнают походку существа, которое никто не видел живым.

Род Homo#

Около 2,6 миллиона лет назад появляются первые систематически изготовленные каменные орудия, грубые рубила, которые назвали олдувайскими по ущелью в Танзании. Их связывают с ранними представителями нашего рода. Примерно тогда же начинается рост мозга. Вероятно, эти события связаны: орудия позволили добывать мясо и костный мозг, богатую энергией пищу, которая могла прокормить дорогой в содержании мозг. Мозг расходует около пятой части энергии тела при двух процентах его веса, и без лишних калорий такую роскошь не прокормить.

Человек прямоходящий, Homo erectus, был уже высоким, длинноногим и, по-видимому, умел пользоваться огнём. Огонь изменил всё. Приготовленную пищу легче жевать и переваривать, из неё извлекается больше энергии. Кишечник мог стать короче, челюсти слабее, а мозг больше. Вокруг костра собиралась группа, и вечера у огня, вероятно, стали временем разговоров и историй. Homo erectus первым вышел из Африки и расселился до Явы и Китая.

Дальше картина становится запутанной, и Дробышевский во второй книге «Достающего звена» этого не скрывает. В разных частях света жили разные виды людей. В Европе и Западной Азии неандертальцы, коренастые, с большим мозгом, умевшие делать сложные орудия, хоронить умерших и, судя по некоторым находкам, украшать себя. В Азии денисовцы, известные в основном по ДНК из крошечного обломка пальца, найденного на Алтае. На острове Флорес маленькие люди ростом около метра. А в Африке около трёхсот тысяч лет назад появились люди современного вида, Homo sapiens.

Самих этих людей наука признала не сразу. Азимов в книжке «Как мы узнали о наших корнях» напоминает, что первый череп неандертальца нашли в 1856 году в долине Неандер под Дюссельдорфом, и великий патолог Рудольф Вирхов объявил его костями современного человека, искалеченного болезнью. А голландский врач Эжен Дюбуа в 1890-х поехал на Яву с прямой целью найти «недостающее звено» и, к общему удивлению, нашёл: черепную крышку и бедренную кость существа, которое он назвал питекантропом, обезьяночеловеком. Сегодня его относят к Homo erectus.

Встреча#

Когда сапиенсы вышли из Африки, они встретили других людей. Чтение древней ДНК, одна из самых поразительных научных революций последних десятилетий, показало, что встречи не всегда были враждебными. У всех современных людей, чьи предки жили вне Африки, около двух процентов генов неандертальские. У жителей Океании есть и денисовская примесь. Некоторые из этих генов полезны до сих пор: например, денисовский вариант гена, помогающий тибетцам жить на высокогорье.

Почему в конце концов остался только один вид людей? Точного ответа нет. Возможно, сапиенсы лучше объединялись в большие группы, обменивались вещами и знаниями на больших расстояниях, быстрее придумывали новое. Юваль Харари в «Sapiens» связывает успех нашего вида с «когнитивной революцией», способностью верить в общие вымыслы и благодаря этому сотрудничать с незнакомыми. Дробышевский относится к таким широким объяснениям осторожнее и напоминает, что многие признаки «современного поведения» появлялись постепенно и в разных местах. Александр Никонов в «Апгрейде обезьяны» смотрит на ту же историю как на разгон: каждый следующий шаг, от орудий до письменности и машин, занимал меньше времени, чем предыдущий.

Что рассказывает тело#

Прошлое записано в нас. Икота, по одной из гипотез, наследство от древних предков с жабрами. Мурашки на коже остались от шерсти, которая вставала дыбом, чтобы казаться больше или сохранить тепло. Боли в спине и трудные роды — расплата за прямохождение: позвоночник и таз, созданные для четырёх ног, пришлось переделывать на ходу. Зубы мудрости не помещаются в укоротившуюся челюсть. У человеческого зародыша на несколько недель появляются жаберные дуги, из которых потом вырастают челюсть, косточки среднего уха и гортань. Эрнст Геккель сделал из этого броскую формулу «онтогенез повторяет филогенез», которую вместе с наблюдениями Фрица Мюллера можно прочитать в сборнике «Основной биогенетический закон». Позже выяснилось, что Геккель упрощал: зародыш повторяет не взрослых предков, а их зародышей. Но сама связь осталась. Эволюция не проектирует с нуля, она переделывает то, что есть, и её решения часто выглядят как заплатки.

Дробышевский любит напоминать, что эволюция человека не закончилась. Наш вид продолжает меняться, хотя и медленно по меркам одной жизни. А мысль о том, что мы вершина развития, не имеет биологического смысла. Эволюция не лестница, а куст с множеством ветвей, и наша ветка только одна из них, пусть и очень заметная.

Литература давно пыталась проложить мост через миллионы лет. Жюль Верн в «Путешествии к центру Земли» отправил профессора Лиденброка вниз по жерлу исландского вулкана, туда, где прошлое Земли лежит слоями. Артур Конан Дойл в «Затерянном мире» поднял экспедицию профессора Челленджера на плато в южноамериканских джунглях, отрезанное от остального мира. Джек Лондон в повести «До Адама» придумал мальчика, которому каждую ночь снится жизнь его далёкого предка, полуобезьяны, живущей в пещерах на краю леса. Сегодня такая встреча возможна без выдумки. В лаборатории с чистыми комнатами, где работают в масках и комбинезонах, из кусочка кости сорокатысячелетней давности читают геном человека, который смотрел на те же звёзды, только с того края глубокого времени.