|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Текст заимствован
с сайта "Поводок", посвященного жизни домашних и диких животных
,
который в свою очередь сделал перепечатку
из
журнала "Затерянный мир" (2001, N 5-6).
Окаменевшая смола доисторических деревьев сохранила останки животных и остатки растений, населявших планету миллионы лет назад. Биологи пытаются расшифровать свидетельства далекого прошлого. Для этого они прибегают к помощи генной инженерии.
Эта давняя драма занимает ученых поныне. Она разыгралась 125 миллионов лет назад, в верхнемеловом периоде. Местом действия стал хвойный лес. Приглядимся к одному из деревьев. По его стволу, упорно перебирая ножками, ползет небольшой жук. Он что-то ищет, высматривает. Подобные насекомые и поныне так же неторопливо пробираются по шершавой коре сосен или елей, выискивая, например, трещинки, чтобы отложить в них яйца. Этим занимается и наш теперешний знакомец, точнее знакомая. Это - самка долгоносика, готовая принести потомство. Внезапно она замирает. Ее тельце чуть подергивается, но тщетно: ей не сойти с места. Она приклеилась. Ее ножки угодили в смоляной натек. Деревья выделяют смолу, чтобы заживить свои раны - те самые трещинки, которые так неосторожно искал долгоносик. Жук еще напрягает ножки, силясь сдвинуться. Удивленно подняв голову, он видит, как на него медленно накатывается новая капля. Наконец она погребает его. В золотистой вязкой смоле завершается жизнь жука, но его задохнувшееся тельце не растворится, не исчезнет. К радости ученых, янтарь - ископаемая смола - сохранит его до наших дней.
В свой черед дерево рухнуло. Ручей подхватил кусочек смолы, унес его в море, волны выбросили его на берег... Так повторялось много раз. Иногда этот комок проваливался в пучину, иногда оседал на уступе молодого горного хребта. Время шло. Менялись климат и облик нашей планеты, ее флора и фауна. Лишь долгоносик, попавший в свой янтарный склеп, все так же покойно в нем пребывал. Минуло 125 миллионов лет. На Земле появились люди. Где-то в Ливане они случайно нашли красивый прозрачный комок смолы, светившийся золотом. Внутри него, словно редкое украшение, темнел крохотный жук.
Янтарь попал в музей, а оттуда в лабораторию. Здесь из-под густой, тягучей массы извлекли сбереженную ею букашку. За дело принялись биологи. Они надеялись изучить гены древнего животного. Труд предстоял им сизифов. "Бесплодный и бесконечный?" - переспросит, услышав эту фразу, филолог. Мы еще вернемся к его вопросу.
Янтарь помогает ученым постигать далекое прошлое. Каждый из таких кусочков смолы можно сравнить с летописью, которая содержит очередную главу из истории Земли. Рассказывается в ней, как правило, о жизни крохотных жуков, пауков, мотыльков, о лесах и лугах, где они обитали.
Все эти растения и животные давно уже бесследно исчезли. Их отпечатков нет на камнях, их ткани не находят в отложениях меловой системы. Все, что они могут поведать ученым, заключено в куске янтаря - и это немало. Древняя смола герметично обволокла своих пленников, она защитила их от бактерий. Во многих случаях она сохранила тельца букашек без изъяна, в иных - уберегла хотя бы хитиновый панцирь, пусть и оставив внутри него полость. Мы никогда бы ничего не узнали об этих неприметных современниках динозавров, если бы не янтарь. Влипнув в смолистую каплю, они навеки вошли в историю.
Конечно, страницы нашей летописи то и дело оставались прозрачно пусты. Ни единая лапка, усик или листик в них не запечатлелись. По подсчетам ученых, на тысячу кусков янтаря приходится лишь один, в котором есть инородный объект (инклюза). Это "темное на желтом" словно старинный снимок, запечатлевший фрагмент какой-то сценки, которая разыгралась в доисторическом лесу.
Вот две водомерки, сцепившиеся друг с другом; вот муха-поденка, линяющая перед взрослением (превращением в имаго); вот паучиха, влачащая кокон. Древние леса, в которых они обитали, вовсе не напоминали рай, предуготованный для Адама. Страницы янтарной летописи хранят немало ужасных откровений. Вот жало скорпиона, которое непременно бы вонзилось в жертву, если бы охотника не разделила с ней капля смолы. Вот военная душа - солдат-термит. Он уже изготовился пустить капельку клейкого вещества в свою добычу, как вдруг сам стал добычей судьбы. Вот ловчая сеть паука, в которую словно пушечное ядро, тоже ввалилась капля. Заметьте, древняя смола была текуча, будто вода. Она не смяла тонкие ниточки паутины, она мягко обволокла их - такого сегодня не встретишь.
В эти тонкие, но крепкие тюрьмы вместе с насекомыми попадали паразиты, досаждавшие им. Так, личинки клещей находились на тельцах муравьев, мух, жуков, цикад, комаров и ручейников. В одном из кусков янтаря оказался ложный скорпион, который, едва вцепившись в лапки жука, вместе с ним попал под смолу. Порой животное, почившее в смоле, успевало погибнуть, прежде чем природа препарировала его для истории. К примеру, сперва оно становилось добычей какого-нибудь хищника, но в самый разгар трапезы на палача и жертву обрушивался липкий смертельный поток. Так, в кусках янтаря порой встречаются наполовину объеденные термиты и ручейники. Рядом с этими искалеченными тельцами нередко лежат кусочки кожи и крылышек более крупных животных, которым смола помешала насытиться пойманной букашкой. Сами они, очевидно, успели выскользнуть из ловушки, теряя лишь небольшие части своих покровов. Впрочем, так бывало не всегда. Порой, попавшись одним "коготком", животные увязали напрочь. К примеру, близ Калининграда была найдена целая ящерица, закатанная в золотую смолу, причем, что интересно, она относится к давно вымершему виду животных. Это открытие стало сенсацией.
Вообще, древние находки позволяют узнать многое о жизни насекомых и других мелких животных в очень отдаленные времена. Так выяснилось, что муравьи, жившие 65 миллионов лет назад, так же как и теперь, заботились о потомстве. Вот пример тому - янтарь, внутри которого навеки осталась "нянька", сжимающая в челюстях куколку. По другим включениям можно проследить все этапы большой "биографии": вот застыли личинки муравьев, вот куколки, а вот в эту импровизированную галерею пожаловали и взрослые насекомые.
По крохотным включениям, например, волосков можно составить перечень мелких грызунов, водившихся в доисторических лесах. Блоха, найденная в прибалтийском янтаре, подсказывает, что здесь обитали теплокровные животные. Ведь она не могла не питаться кровью и, видимо, доставляла немало неприятностей небольшим млекопитающим, например предкам современных кротов. Следы присутствия птиц, например перья, встречаются реже, чем зверей. Судя по некоторым узорчатым пушинкам и перьям, найденным на берегу Балтийского моря, некогда здесь селились птицы отряда воробьиных, напоминавшие наших дятлов. Многие виды насекомых, найденных в янтаре, сохранились поныне. По мнению ученых, они жили тогда в тех же условиях, что и теперь. Поэтому мы можем представить себе, как выглядели древние леса. Особенно любопытны включения насекомых, обитавших возле воды, - например, ручейников, мух-поденок, веснянок. Все они откладывали свои личинки прямо в воду. По ним можно узнать о реках и озерах, рассекавших тогдашние леса. Так, личинки ископаемых ручейников в основном обитали в проточных водах, и лишь немногие населяли озера и лужи. Многочисленные находки поденок и веснянок убеждают, что побережье Балтийского моря представляло собой горную местность, которая изобиловала быстрыми и чистыми ручьями. Они впадали в большие реки, протекавшие по дну долин.
Итак, внутри прозрачных как слеза кусков янтаря "расстелены" подробные карты, рассказывающие много интересного о том, как выглядели здешние места в древности. Труднее понять, каков был тогда климат. "По нашим современным представлениям, образчики флоры и фауны, обнаруживаемые нами в янтаре, являют собой чужеродную смесь растений и животных, обитавших в разных климатических условиях", - пишут Вольфганг Вайтшат и Вилфрид Вихард, авторы увлекательного компендиума "Атлас растений и животных, найденных в янтаре" (Мюнхен, 1998). Мы можем лишь с уверенностью сказать, что в конце эоценового периода (40Ч50 миллионов лет назад) субтропический климат сменился умеренным. Эта перемена погубила "янтарные" леса Прибалтики и Поморья. Профессор Вилфрид Вихард, специалист по эволюционной биологии и энтомологии из Кельнского университета, подчеркивает, что мы не обнаруживаем в янтаре преобладающие теперь виды насекомых, прижившихся в умеренном климате. В ту пору их здесь не было, как не было и таких климатических условий, как сейчас. Зато изобилуют виды характерные для субтропиков, например различные ручейники.
Как видите, янтарь - это действительно летопись, чьи страницы пестрят "пометками" животных, поселившихся в лесу, или росших в нем растений. Здесь "пишут" перьями и ворсинками, листьями и обрывками паутины. Здесь вместо прогноза погоды в открытую книгу бросают россыпь ручейников, а географию вытверживают по веснянкам и поденкам, давно превращенным в условные знаки.
Лишь об одном настойчиво умалчивает эта древняя хроника, творившаяся без мнения и участия человека: ее золотистые листы чисты от "выходных данных". Само ее происхождение для нас по-прежнему несколько загадочно. Что это были за деревья, непрерывно сочившие смолу в таком количестве, что и теперь по прошествии многих миллионов лет мы в изобилии находим янтарь во всех частях света (см. карту)? Среди фрагментов деревьев, обнаруженных в балтийском янтаре, чаще всего встречаются частички дуба. Неужели дубы выделяли эти бессчетные потоки смолы? Более тщательное исследование янтаря под микроскопом показывает, что к его кусочкам порой бывают приклеены мельчайшие чешуйки сосны, хотя сами хвоинки попадаются редко. Впрочем, растения вообще редкие гости под оболочкой янтаря. Среди тысяч разнообразных включений, находимых здесь, их почти нет. Почему? Никто не знает.
Даже новейшие научные методы оставляют больше вопросов, чем ответов. Так, ученые попробовали выяснить происхождение янтаря, использовав инфракрасный спектроскоп (этот прибор измеряет способность разных материалов поглощать свет). Выяснилось, что у балтийского янтаря спектр имеет характерный вид: там есть так называемый "балтийский уступ". Проверили спектр смолы, которую выделяют современные сосны. Оказалось, схожего мало. Зато очень похож был спектр смолы, которую источают араукарии - высокие хвойные деревья, произрастающие в Новой Зеландии, Восточной Австралии, Чили и даже у нас на Черноморском побережье Кавказа. В их коре много смоляных каналов, этих орудий истребления жучков, паучков и т.п. Быть может, когда-то вдоль Балтийского моря тянулись леса из араукарий? Или из кедров? Спектр смолы, выделяемой атласским кедром (Атлас - горная система на северо-западе Африки), тоже типичен для балтийского янтаря. Чтобы разрешить этот спор, нужно лишь одно: обнаружить в янтаре хоть какие-то следы кедров или араукарий.
Когда-то считалось, что янтарь можно встретить лишь на берегах Балтики. Со временем его месторождения нашли в Нигерии и на Занзибаре, в Колумбии и на Сараваке, на канадском Севере и российском Дальнем Востоке. Чем чаще его отыскивали, тем таинственнее он становился. Янтарь распиливали на кружки, полировали, шлифовали, изучали под микроскопом. Он не выдавал своих тайн. Непонятны были ни его происхождение (о чем мы уже говорили), ни возраст (о чем мы скажем).
Смоляные натеки не всегда превращаются в янтарь. Чаще всего они падают на землю и постепенно разлагаются. Смола высыхает, окисляется, - в общем, через несколько тысяч лет от нее ничего не остается. В янтарь она превратится только в том случае, если, затвердев, попадет в воду, желательно, в озеро или море, где будет надежно укрыта от дальнейшей эрозии. Со временем волны вновь выбросят золотистый комочек на берег, часто унося далеко от места, где когда-то росло породившее его дерево. Зная место находки, мы не можем так же уверенно говорить о ее происхождении - разве что вправе порассуждать о морских течениях, возможно, принесших ее.
Невозможно вычислить даже точный возраст находки. Привычный нам радиоуглеродный метод (С14), позволяющий вычислить дату, если известно количество изотопа углерода-14, действует в узких хронологических рамках. Когда возраст находки превышает 60 000 лет, данный метод нам не поможет. Тогда используют "календарь геологов", определяя возраст отложений по датам жизни обнаруженных там "руководящих ископаемых" (имеются в виду организмы, жившие на Земле короткое время). Они-то и подскажут, к какой эпохе относятся данные отложения. Однако применительно к янтарю этот метод дает очень неточные показания. Мы можем указать лишь приближенную метку на этой шкале - отметить, что возраст нашей находки никак не меньше такого-то срока. Например, мы можем заявить, что "этот кусок янтаря попал сюда, самое позднее, сто миллионов лет назад". Однако янтарь, переносимый то морскими волнами, то речной быстриной, вовсе не птица, упавшая замертво, чтобы судить о его возрасте лишь по слоям земли, соседним с местом находки. Здесь этот номер не пройдет. Возможно, что наша находка кружила по свету 10Ч30 миллионов лет. Цифры внушительные даже для тех, кто изучает отдаленную историю Земли, обходясь с миллионами как с сотнями и десятками.
Между тем историческое полотно гораздо шире и, значит, простора для сомнений больше. Янтарь появляется уже в верхнем карбоне (320 - 285 миллионов лет назад). Он, правда, не содержит пока никаких включений. Древнейшие ископаемые останки, обнаруженные внутри янтаря, относятся к верхнемеловому периоду (он начинается 144 миллиона лет назад). Эти находки были сделаны в горах Ливана, к юго-востоку от столицы страны - Бейрута. В ту отдаленную эпоху, когда капли смолы, смыкаясь, захватывали медлительных долгоносиков и прочую живность, всюду произрастали хвойные леса. Зато привычные нам покрытосеменные, или цветковые, растения (а значит, и лиственные деревья) только появились на планете и занимали пока скромную нишу. Их уверенно оттесняли громадные кедры, араукарии, сосны. Однако насекомые уже приспособились к новым растениям, научившись добывать пыльцу их цветков и, естественно, опылять их. Так возникает удивительный симбиоз цветковых растений и инсектов - содружество, которое помогло тем и другим завоевать всю нашу планету.
Золотистые куски янтаря донесли до нас репортаж о той отдаленной эпохе. Мы видим насекомых такими, какими они были в ту пору, когда их органы тела только начали приспосабливаться к геометрии различных цветков. Постепенно обличье инсектов изменится, и вот эти эволюционные перемены ученые могут наблюдать, рассматривая фигурки мушек и мотыльков, каплею смолы превращенных в удивительные пособия по истории биологии. ...Здесь хоботок едва намечен... здесь он заметно вытянулся - куски янтаря, разбросанные по берегам континентов, запечатлели победную поступь эволюции.
Основные месторождения янтаря, в том числе и найденные по берегам Балтийского моря, возникли в палеогеновом периоде (60Ч25 миллионов лет назад). Таков же возраст янтаря, добываемого в Бирме, Китае, Мексике, Доминиканской Республике, на Сицилии и в районе городка Биттерфельд (Германия).
Долгое время ученые лишь осматривали инклюзы, тщательно описывали их, датировали, классифицировали. Эти находки были мертвыми памятниками прошлого. Несколько лет назад в кусках смолы, пролежавших миллионы лет, принялись искать жизнь. Быть может, там, под непроницаемо вязкой породой, сохранились, ничуть не пострадав, клетки животных? Быть может, из них удастся извлечь ДНК? Если бы это удалось, если бы в теплом на ощупь янтаре, как в иных морозильных камерах, были припасены гены всех этих долгоносиков, поденок, ручейников, живших в палеогене или меловом периоде, то эти открытия изрядно подправили бы историю эволюции, устранив немало накопившихся белых пятен, удостоверив родство там, где о нем лишь догадывались, и опровергнув связи между отдельными видами там, где в них только сомневались. Искомая ДНК, словно паспорт, четко "прописывает" животное в определенном пункте эволюционного древа, однозначно определяет его родственников.
Фантазия иных авторов работала еще стремительнее. Им вспоминался знаменитый "Парк юрского периода". Главный герой фильма, их коллега, сумел по одной капле крови, когда-то высосанной комаром из туловища динозавра, восстановить во всем его величии не только комара, эту "ожившую машину времени", но и ящера (крылатый кровосос, понятное дело, почил в янтаре, но, пролежав сто миллионов лет, не лишился ни единого гена - ни своего, ни чужого). Быть может, всем нам летними вечерами надо бродить в купальных костюмах, чтобы эти несносные комары по капелькам крови перенесли нас в далекое будущее, где проживают такие же бравые генетики, как персонаж Харрисона Форда? Но подождите (остановим полет нашей фантазии) неужели гены способны сохраниться по прошествии стольких лет? Наши желания понятны, но есть ли у них научная подоплека?
Первыми на поиски "янтарных" генов отправились американские исследователи Джордж и Роберта Пойнар. Перед ними в золотистой вязкой смоле лежал жук-долгоносик, живший в хвойных лесах мелового периода. Супруги осторожно извлекли насекомое из янтаря и положили его в экстрагирующий раствор, чтобы разложить на отдельные молекулярные составляющие. Наступал самый важный момент. Надо было с помощью полимеразной цепной реакции размножить молекулу ДНК, если оная отыщется. До сих пор считалось, что она в лучшем случае способна пролежать всего сто тысяч лет.
Похоже, теперь все было по-иному. Самые смелые прогнозы сбывались. Золотисто-прозрачная дверца в прошлое разверзлась. За ней все осталось в неизменном порядке. Ученые ликовали. Они нашли эту ДНК, так напоминавшую гены современного долгоносика. Началась "янтарная лихорадка". Сразу несколько исследовательских групп сообщили, что им удалось выделить ДНК из инклюз, пролежавших внутри янтаря не один миллион лет. Перечень животных, вызволенных из далекого прошлого, расширялся. Кажется, эти твари, увязая в смоле всеми своими лапками, проваливались в вечность, где все их части тела были так же свежи, как и препараты, поступившие в лабораторию всего час назад. В янтаре останавливалось время?
Перед наукой открывались удивительные перспективы. Если на Земле жизнь способна так долго "спать", притаившись в куске янтаря, то подобные организмы, очевидно, найдутся и на Марсе, где природные условия некогда были похожими на земные. "Если на Марсе когда-то существовала жизнь, мы ее найдем", - уверенно заявил американский микробиолог Джеффри Бада, из Скрипповского института океанологии.
Его коллега Рауль Каньо из Калифорнийского политехнического университета сообщил в 1995 году о создании фирмы "Аmbergene", которая примется использовать ферменты и антибиотики, полученные из доисторических организмов. Сам он выделил и размножил, как считалось тогда, - то есть оживил! - бактерии, пролежавшие 30 миллионов лет. Его фирма, открывшая в янтаре золотую жилу, уже выпустила "Юрское янтарное пиво", сваренное с помощью дрожжевого грибка, коему минуло два миллиона лет. Однако в 1997 году эйфории пришел конец.
Критики и раньше говорили, что трудно верить результатам, полученным с помощью полимеразной цепной реакции: слишком часто в препарат проникают примеси. Теперь же д-р Джереми Остин и его коллеги из отдела палеонтологии и зоологии Британского музея убедительно доказали, что молекулы ДНК, извлеченные из янтаря, не принадлежат насекомым, в этом янтаре пребывавшим. Родословная ливанского долгоносика осталась ненаписанной. Его "паспорт" потерялся за давностью лет. Все комары юрского периода напрасно тревожили динозавров. Из крови, выпитой ими, не воплотить ни единого чудовища. Тени прошлого, даже пролежав в современных лабораториях, не способны обрести плоть.
Чтобы доказать этот разочаровывающий факт, Остин взял 15 различных проб ДНК и каждую размножил по четыреста с лишним раз, используя конечно же полимеразную цепную реакцию. Результаты говорят сами за себя. В одних случаях исследователи обнаруживали в пробах невесть как занесенные туда ДНК микроскопических грибов, в других - свои собственные гены. Метод оказался на удивление неточным. Пользоваться им следовало в вакууме, иначе достаточно было крохотной споры гриба, пылинки цветка или отшелушившейся частички кожи, чтобы подменить ожидаемый результат. В воздухе лабораторий, где придерживались подобного метода, все пахло фальсификацией, даже если сами ученые были кристалльно честны и искренни.
Тайна остается тайной, хотя мы подступаемся к ней с новейшими приборами, вооружившись самыми современными научными теориями. Янтарь не спешит выдавать свои секреты. Он по-прежнему являет загадку для нас, так же как для людей каменного века, носивших амулеты и украшения из этого камня, меривших им ценность добычи.
Что ж, приходится признать, что послания далекого прошлого, заключенные в золотистую шкатулку из янтаря, остаются для нас пока непонятными. Мы лишь пытаемся разгадать смысл этих простых на вид символов. Их главная, их генетическая тайна для нас по-прежнему недоступна. Труд оказался сизифовым. В наших руках все инклюзы молчат.
09.11.2001