Время динозавров. Новая история древних ящеров - Стив Брусатти

По всему миру от начала до середины мелового периода водилось немало динозавров вроде кархародонтозавра. Эта группа неоригинально называется кархародонтозавры. Три вида — гиганотозавр, мапузавр и обладатель грозного имени тираннотитан — родом из Южной Америки, которая в начале и середине мела все еще соединялась с Африкой. Другие собратья жили подальше: акрокантозавр — в Северной Америке, шаочилун и кэламаизавр — в Азии, конкавенатор — в Европе. И еще один из Сахары под названием эокархария, которого мы с Полом описали по нескольким костям черепа, найденным в другой экспедиции в Нигер. Этот был примерно на 10 млн лет старше кархародонтозавра и примерно вдвое меньше. Выглядел он совершенно зверски, с шишковатыми наростами над глазами, которые придавали ему злобный хмурый вид, а может, даже использовались, чтобы бодать жертву.

Эти кархародонтозавры меня очаровали. По сути, они сделали то, к чему тираннозавры пришли десятки миллионов лет спустя: развили гигантские размеры тела, обзавелись мощным вооружением и стали терроризировать все живое с вершины пищевой пирамиды. Откуда они пришли? Как распространились по всему миру и захватили полное господство? И что с ними стало потом?

Был только один способ ответить на эти вопросы. Мне следовало построить генеалогическое древо. Генеалогия — ключ к пониманию истории, поэтому многие люди, и я в том числе, одержимы своими родословными. Знание родственных связей помогает прояснить, как семья изменилась за много веков: когда и где жили наши предки, когда случился переезд или неожиданная смерть, как семья объединилась с другими семьями при помощи брака. То же самое с динозаврами. Если мы сможем прочесть их генеалогическое древо или филогению, как его называют палеонтологи, то можно будет проследить их эволюцию. Но как построить генеалогическое древо динозавров? У кархародонтозавра нет свидетельства о рождении, а предок гиганотозавра не получал визу при переезде из Африки в Южную Америку. Но есть подсказки, закодированные в самих окаменелостях.

По ходу эволюции организмы меняются, особенно их внешность. Когда два вида расходятся, сначала отличия между ними незначительны, и с первого взгляда бывает трудно их различить, но со временем они все дальше идут своими путями и отличаются все сильнее. Именно поэтому я очень похож на своего отца, но почти не похож на троюродных братьев. Еще эволюция иногда рождает новшества — дополнительный зуб, или рог на лбу, или палец, утраченный из-за мутации. Эти новшества унаследуют потомки первого животного, у которого они появились, но их не будет у двоюродных родственников, которые уже пошли своим путем. Я много чего унаследовал от родителей, и мои дети унаследуют все это от меня. Но если мой двоюродный брат вдруг мутирует и отрастит крылья, мне они уже не передадутся, потому что я не его прямой потомок. А значит (в данном случае к счастью), ни одному из моих детей эти крылья тоже не передадутся.

Таким образом, генеалогия вписана в наш облик. В общем случае динозавры с похожими скелетами, вероятно, более тесно связаны друг с другом, чем с видами, которые выглядят совсем по-другому. Но если вы хотите знать, действительно ли два динозавра связаны близким родством, нужно искать те самые эволюционные новшества, ведь животные, у которых есть недавно появившийся признак, например дополнительный палец, должны быть ближе друг к другу, чем к тем, у кого его нет. Это потому, что они унаследовали новшество от общего предка, у которого признак впервые появился и запустил эволюционный эффект домино, передавая признак всем потомкам, поколение за поколением. Все виды с дополнительным пальцем являются частью этой династии; виды без него, видимо, находятся на другой ветви генеалогического древа. Итак, чтобы построить генеалогию динозавров, нужно внимательно изучить их кости, найти способ оценить, насколько они похожи и чем отличаются, определить эволюционные новшества и у каких подмножеств динозавров присутствуют.

Заинтересовавшись кархародонтозаврами, я стал собирать как можно больше информации о каждом виде. Я посетил музеи, чтобы изучить скелеты лично, собрал фотографии, рисунки, опубликованную литературу и заметки о более экзотических окаменелостях, хранящихся в местах, недоступных для безденежного бакалавра. Чем больше я смотрел, тем лучше узнавал признаки костей, которые варьировались среди разных видов. У некоторых кархародонтозавров были глубокие пазухи вокруг мозга, у других — нет. У гигантов, например кархародонтозавра, зубы были большие и острые, похожие на акульи (отсюда и название, означающее «ящер с акульими зубами»), у более мелких видов зубы были куда изящнее. Список продолжался и продолжался, пока я не набрал 99 разных параметров, по которым одни из этих хищников отличались от других.

Пришло время сделать выводы из этой информации. Я преобразовал список в таблицу: каждая строка — вид, каждый столбец — признак, в каждой ячейке стоит 0, 1 или 2, в зависимости от состояния признака у данного вида. Изящные зубы у эокархарии — ставим 0; акулоподобные зубы у кархародонтозавра — 1. Затем я «скормил» таблицу программе, которая использует алгоритмы для поиска в лабиринте данных и строит генеалогическое древо. Оно показывает, какие признаки новые и у каких видов они есть. Может показаться тривиальным, но компьютер необходим, потому что распределение новых признаков может быть сложным. Некоторые есть у многих видов — как те большие пазухи вокруг мозга, присутствующие у большинства кархародонтозавров. Другие встречаются гораздо реже, например акулоподобные зубы, которые есть только у кархародонтозавра, гиганотозавра и их ближайших родственников. Компьютер способен справиться со всей этой горой данных и распознать матрешковидную структуру. Если много общих новых признаков есть только у двух видов, они должны быть ближайшими родственниками. Если эти два вида делят другие новинки с третьим, эти трое должны быть теснее связаны друг с другом, чем с остальными динозаврами. И так далее, пока не будет составлено полное генеалогическое древо. Этот процесс называется кладистическим анализом.

Мое генеалогическое древо кархародонтозавров помогло мне разгадать их эволюцию. Во-первых, выяснилось, откуда пришли эти колоссальные хищники и как они достигли величия: появились в поздней юре и приходятся родственниками ужасающему юрскому хищнику, мяснику собственной персоной, аллозавру. По сути, они эволюционировали из легиона гиперхищников, которые и так занимали нишу верховных хищников, но потом стали еще более крупными, сильными и свирепыми, когда их предки вымерли в конце юры, 145 млн лет назад, в ту долгую ночь климатических перемен. Способствовали ли они вымиранию аллозавров или просто воспользовались ситуацией, когда те пришли в упадок по каким-то другим причинам? Мы пока не знаем ответа. Как бы то ни было, кархародонтозавры нашли способ узурпировать трон предков и на заре мелового периода унаследовали все царство. Следующие 50 млн лет они правили миром.

Генеалогия также дает представление кое о чем другом: почему эти плотоядные монстры жили там, где жили. Поскольку они возникли в поздней юре, когда большинство континентов все еще были соединены, первые кархародонтозавры легко расселились по всему миру. Со временем континенты разошлись, и разные виды оказались обособлены в разных районах. Это видно по структуре генеалогического древа — оно отражает движение континентов. Одни из последних кархародонтозавров жили в Южной Америке и Африке (они были связаны друг с другом еще долго после того, как прервалась связь между Северной Америкой, Азией и Европой). Изолированные к югу от экватора, представители этого клана — гиганотозавр, мапузавр и кархародонтозавр из Нигера, которых я изучал с Полом Серено, — достигли размеров, которые ранее были неслыханными для хищных динозавров.