Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих - Эльза Панчироли

другой ключевой сдвиг в скелете цинодонтов, а именно регионализация позвоночника. Мы считаем само собой разумеющимся, что у нас – людей – в шее и спине разные кости. У большинства позвоночных животных, не относящихся к млекопитающим, позвонки довольно схожи по длине тела – по крайней мере, по сравнению с млекопитающими. Например, чертовски трудно определить, где начинается позвоночник саламандры, потому что, хотя кости хвоста обычно довольно отчетливы, от третьего позвонка до таза они кажутся почти одинаковыми.

У людей, как и у большинства млекопитающих, в позвоночнике есть четыре отдела: шейный, грудной, поясничный и крестцовый (копчик). Кости в каждом отделе разительно отличаются как по размеру, так и по структуре. Такое деление отражает различные требования, предъявляемые к костям, таков результат все более сложного строения позвоночника синапсид, терапсид и цинодонтов, как показали недавние исследования.

Взглянув на обычного жителя южноафриканского Кару триасового периода, мы начинаем понимать, откуда взялось сложное строение позвоночника у млекопитающих. Одним из наших самых ранних родственников-цинодонтов было роющее животное под названием тринаксодон. И он действительно выглядел как млекопитающее, с клыками, широкими скулами, устремленными вперед глазами и похожим на собачье телом, которое, вероятно, было немного, если не полностью, покрыто мехом. Но что самое главное – у него была поясница.

Удар в живот, и тринаксодон согнется пополам. Все потому, что, как и у нас, у него была поясничная область без ребер, пространство между грудью и бедрами. Как ни странно, но раньше у синапсидов ребра шли по всей длине. Нижние ребра редуцировались у терапсидов, что было связано с их более активным образом жизни. У тринаксодона они почти полностью исчезли.

Наличие поясницы означает, что вы можете сгибаться, а это крайне важно для млекопитающих, которым приходится преследовать или обгонять других животных. Бегающим на четырех ногах поясница предоставляет место для коленей и бедер при ходьбе, открывая новые формы передвижения, такие как спринт и лазание. Считается, что потеря поясничных ребер у млекопитающих также связана с эволюцией диафрагмы. Эта мышца охватывает основание вашей грудной полости и позволяет сделать вдох, сокращаясь, подобно биологическим мехам. У амфибий и рептилий развились другие механизмы, способствующие дыханию: так, змеи и ящерицы используют свои основные мышцы тела для раздувания грудной клетки, ящерицы-вараниды расширяют и сжимают горло, система, аналогичная диафрагме млекопитающих, встречается у крокодилов, а некоторые черепахи и вовсе выдыхают через заднее отверстие [71].

Недавнее исследование, проведенное Катриной Джонс в Гарвардском университете 1, показало, что усложнение позвоночника млекопитающих, от пеликозавров до терапсидов, а затем и цинодонтов, происходило по так называемой ступенчатой схеме. То есть оно шло не постепенно и неуклонно, а происходило в разное время в разных группах.

Похоже, что отделы позвоночника, резко выделяющиеся по мере эволюции цинодонтов в течение триаса, уже встречались у пеликозавров. В предыдущем исследовании2 Джонс и ее соавтор Стефани Пирс с коллегами выявили предшественников этой регионализации в более ранних синапсидах. Предположительно, уменьшение плечевого пояса терапсидов вызвало изменение в расположении мышц, расширились некоторые мышцы плеча и позвоночника, тем самым вызвав изменения в позвоночном столбе.

Как бы то ни было, позвоночник самых первых предшественников млекопитающих в триасе стал подарком, открывшим совершенно новый спектр возможного поведения. А помогают понять, как это произошло, окаменелости триаса, собранные в Южной Африке в начале двадцатого века, многие из которых были найдены человеком по имени Роберт Брум.

Некоторые имена пронизывают научные дисциплины, как пласты горных пород. Они постоянно всплывают в процессе изучения предмета, потому что принадлежат людям, которые внесли столь значительный и плодотворный вклад в основы дисциплины, что их работы всегда будут помнить и цитировать. Многие громкие имена мы уже повстречали: Бакленд, Оуэн, Кювье, склочные Коуп и Марш. Будучи белыми и, как правило, богатыми представителями мужского пола, они считаются воплощениями исключительного гения и целеустремленности. Они – древние боги палеонтологии, которым наука уже возвела храмы.

Их имена долговечны, но повторный взгляд на историю науки показывает, что ею правят не академические боги, а несовершенные люди. И благодаря сочетанию привилегий, удачи, связей и индивидуальности они часто поднимались на спинах бедных, женщин и чернокожих.

Шотландско-южноафриканский врач и палеонтолог Роберт Брум – один из таких людей. При изучении предшественников млекопитающих его фамилия встречается повсюду. Работа его жизни – важная часть истории происхождения млекопитающих, но она также обнажает незаживающие раны в истории человечества.

Брум делал открытия, проливающие свет на животных, которые, как мы теперь знаем, относятся к числу наших самых древних родственников. Их кости были извлечены из колоний Европейской империи и отправлены в учреждения по всей Европе и Соединенные Штаты. В постдарвинистском мире ученые стремились заполнить пробелы в эволюционной истории жизни на Земле. Они искали «недостающие звенья» [72] – термин, который больше не используется в науке. Как и большинство ученых на рубеже девятнадцатого века, Брум считал, что эволюция продвигалась от примитивного к высокоразвитому, а классификация живых организмов имела иерархический характер. Эта иерархия распространялась и на человеческие «расы».

Брум родился в 1866 году в семье создателя тканей и его жены. Его отец был культурным и образованным человеком, придумывал ткани с красочными рисунками, известными как узор Пейсли, посещал вечернюю школу ремесленничества и увлекался искусством и литературой. Мать Брума была глубоко религиозной. Брум унаследовал свободомыслие своего отца; молодым человеком он присоединился к движению эволюционистов. Но материнская рука неизменно чувствовалась в его более поздних убеждениях, которые были пронизаны божественностью и спиритуализмом.

Казалось маловероятным, что Бруму суждено путешествовать по всему миру. Это был угрюмый, болезненный мальчик, страдавший от рецидивирующего бронхита и инфекций. Чтобы помочь ему выздороветь, семья отправила его из индустриального Пейсли к бабушке, на свежий воздух шотландского побережья. Там местный натуралист подарил ему микроскоп и научил им пользоваться. Это пробудило в мальчике интерес к миру природы. Несмотря на то что он учился от случая к случаю, он был сообразительным и любознательным. Брум начал изучать сельскую местность и животных, которые ее населяли.

Как и многие юные натуралисты, Брум был коллекционером. Его двоюродный брат, инженер, работающий в Китае, присылал домой коробки с диковинками для растущей коллекции, включая маринованных змей и человеческие черепа. Нет сведений о том, откуда взялись эти предметы и как они были приобретены, но, учитывая исторический контекст, вряд ли теми, кто их находил, двигали истинно научные интересы [73]. Брум добыл свои первые окаменелости в возрасте 15 лет в известняковом карьере во время одной из своих долгих прогулок по сельской местности. Древние раковины и кораллы позже послужат основой для