Трилобиты: Свидетели эволюции
Шрифт:
И сейчас повсюду на илистом дне существует примерно такой же мир, хотя, конечно, он не того сорта, чтобы тягаться с коралловыми рифами по части эффектности и телевизионных рейтингов. Там в большом разнообразии смиренные черви поедают крупицы органики из осадка, многие роют в нем норки, а другие, наоборот, размешивают его, как кашу в плошке. Там на безобидных вегетарианцев охотятся паразиты и хищники, другие притворяются водорослями, третьи стараются размножиться быстрее всех. В этом мире хитрости умножаются бессчетно, это мир в профиль, где к соседу нужно присмотреться внимательнее, потому что он может оказаться вовсе не тем, кем прикидывается; но в конечном итоге жизнь строится на той богатой органике, которая заключена в осадке. Поэтому трилобита больше всего заботит его непосредственное илистое окружение: он ли охотится, за ним ли охотятся, все равно ему нужно получше вглядываться в зыбкий пейзаж, от чуткости и осторожности зависит его жизнь. Для многих трилобитов глаза служили основным органом восприятия (хотя были и слепые трилобиты). Кого не воодушевят каменные глаза трилобита, победоносно глядевшие на мир за 150 млн. лет до того, как первые растения только начали подготовку к завоеванию суши.
Взгляните внимательнее на глаз трилобита, отметьте в нем соты крошечных линз. Как и многие другие природные формы, линзы шестиугольные. Они, подобно многим кораллам или глазам насекомых и даже лоскутным одеялам, строго следуют законам геометрии. Если маленькие одинаковые объекты свести вместе и тесно прижать друг к другу, они естественным образом преобразуются в шестиугольники. В такой форме давление со всех сторон выравнивается. Центры прилежащих шестиугольников находятся на равном расстоянии один от другого. Поэтому линзы у трилобита в среднем длинные и тонкие — сотые доли миллиметра, кристаллографическая ось с проходит вдоль, но при этом в поперечнике они шестиугольные. Если бы глаз был совершенно плоским, его поверхность выглядела бы удручающе однообразно, как узор линолеума. Но лист шестиугольников изогнулся, геометрия определила новые правила — и вот вы замечаете то тут, то там линзы необычной формы или небольшой промежуток между двумя строчками линз, необходимый, чтобы оформить выпуклость глаза. (Нам всем знакомы эти предписания геометрии, которые невольно исполняешь, заворачивая футбольный мяч в подарочную обертку.) Но даже с учетом этих правил глаза у некоторых трилобитов феноменально правильны — линии шестиугольников закручиваются наискось плавными спиралями снизу доверху.
Юан заметил еще кое-что любопытное: в верхней части глаза располагались линзы меньшего размера. Поверхность глаза — ее называют роговицей — должна была по ходу роста линять вместе с другими жесткими наружными покровами. И глаз тоже рос в согласии с другими частями тела: после каждой линьки в глазу добавлялись новые линзы, затем панцирь снова затвердевал. Новые кристаллы внедрялись в общую массу линз аккурат в верхушке глаза, в зоне роста. Линька за линькой, и все новые кристаллы добавляются в коллекцию глазных линз, все ниже сдвигая прежние поколения вставок; а сами линзы, сдвигаясь вниз, постепенно укрупняются. И эта разница в размерах, между прочим, помогает сформировать выпуклую глазную поверхность. Да, трилобиты дьявольски умно, как сказал бы Эркюль Пуаро, играют с миром кристаллов по правилам геометрии, и ставка в игре — зоркий глаз.
Нам неизвестно, как именно видел трилобит, потому что нервы, обслуживающие зрение, не оставили следов. Похоже на археологический артефакт — можно предполагать, зачем предмет в принципе нужен, но никогда не узнаешь, о чем думал его прежний хозяин. Как бы мы ни старались, трилобит всегда будет сохранять дистанцию: существуют границы близости, которых нам в принципе не преодолеть. Мы можем только догадываться по аналогии с современными членистоногими, что воспринимал составленный сотами глаз трилобита. Апозиционный глаз [23] не дает целостного образа (хотя у некоторых членистоногих глазные линзы организованы так, что вместе создают сложный согласованный образ). Глаз с многочисленными линзами особенно хорошо приспособлен улавливать движение. Если по дну приближается какое-либо существо, это движение зарегистрируют одна за другой множество линз, уловив световые помехи на фоне обычного ландшафта. Если сигнал тревожный, трилобит предпримет спасительные действия: либо свернется в шар, либо удерет поскорее. Смотреть глазами трилобита — значит собирать информацию по кусочкам, так и хочется сказать: по трилобитам. Животное не способно было видеть так, как видим мы, оно воспринимало мир сотней световых пятнышек, словно пуантилист с палитрой из призм.
23
Апозиционный, или фотопический, глаз имеет линзы, изолированные друг от друга пигментным слоем, поэтому свет идет строго по одной линзе, не проникая в соседнюю. Такие глаза свойственны дневным насекомым, у ночных развиваются оптикосуперпозиционные глаза с непостоянной (пигмент между линзами подвижен) изоляцией смежных линз. Так как на каждую линзу приходится один индивидуальный нерв и сигнал от одной линзы не смешивается с сигналами от других линз, то в целом для фасетчатого глаза характерна низкая инерционность; поэтому он может воспринимать высокочастотные движения, мелькания.
О хрустальных глазах можно рассказать еще много интересного. Хотя у большинства трилобитов глаза устроены примерно так, как я описал, но имеются и другие, совсем на них не похожие. Вот, например, обычнейший в девонских породах Нью-Йорка и Онтарио, а также Германии и Марокко трилобит Phacops, весь складный и аккуратный, — мы с ним уже встречались на параде в прошлой главе. Марокканского Phacops можно купить за пригоршню монет, совсем дешево. Если вы работаете в большом музее, то чаще всего вы будете сталкиваться именно с Phacops. Его приветствуешь уже как старого приятеля. Всегда приятно посмотреть в его большие серповидные глаза, которые гордо сидят поверх щек, словно выдвижные фары, украшающие радиатор шикарного «порше». Но стойте! Эти глаза особенные. Вместо микроскопических линз, какие с трудом разглядишь только через хорошую лупу, у него они крупные и хорошо видны невооруженным глазом. Они похожи на ряды совершенно круглых шариков — вот уж настоящие перлы «там, где взор сиял». Линзы выстроились в четкие вертикальные ряды с небольшими зазорами между ними, но все же сохранили гексгональную организацию — каждая линза имеет шесть соседей. Перед нами другой пример экономной упаковки, хотя здесь действуют те же принципы, что и для остальных глаз с линзами. Но что поражает — так это безупречная правильность глазных линз. Мы привыкли находить небольшие отклонения в природной регулярности: пятна на шкуре леопарда едва ли повторяют друг друга, не найдется двух змей с одинаковым узором на коже. Но эти линзы! Кажется, их наштамповала машина — такие они ровные и аккуратные, как бильярдные шары в коробке. И еще — этих линз не так много, до сотни, их можно пересчитать по пальцам, скажем, одной семьи, в отличие от бессчетных тысяч крошечных линз в обычном трилобитовом глазу.
И если обычный глаз трилобита представляет собой нечто удивительное, то глаз факопидного трилобита — устройство из ряда вон выходящее [24] . Можно попытаться узнать об этих глазах побольше: например, разрезать линзу и рассмотреть ее под микроскопом с высоким разрешением. Хотя есть в этом что-то кощунственное — взять такое прекрасное, пусть и давно умершее существо и начать кромсать его голову циркулярной пилой. И нити жемчужных линз, счастливо пережившие сотни миллионов лет, будут в одночасье рассечены.
24
Трилобитчики называют «нормальный» тип трилобитовых глаз голохроальным, а факопидные глаза — шизохроальными. — Прим. авт.
Но все же сделанные таким образом спилы раскрыли немало необыкновенных секретов. Во-первых, линзы и вправду оказались сферическими или чуть каплевидными. Своим сходством со стеклянным глазом они способны смутить любого. Однажды мне довелось работать с коллегой, у которого был стеклянный глаз: он то и дело в ходе разговора вынимал его, вертел в руках, а затем отправлял на место. Он все равно им не видел — держал ли он глаз в руках или покоился глаз в глазнице, а вот шизохроальные глаза, пусть и стеклянные, были, напротив, в высшей степени функциональны. Их нельзя было вынуть или заменить, они были впечатаны в саму матрицу глаза (хотя, как и все другие твердые части панциря, тоже должны были линять). Во-вторых, между линзами, как правило, помещалась небольшая перегородка, простенок, который преграждал путь свету, идущему от одной линзы к другой. Часто линзы как будто немного вдавлены в вещество глаза, поэтому промежутки между линзами кажутся чуть-чуть набухшими. Оптическое устройство этих линз настолько хитроумное, что возникает сомнение, а действительно ли его носитель такой древний. Но сомнение приходит потом, а сначала просто удивляешься: ведь находясь в середине исторического пути, какой проделало зрение от светового пятна у червя до телескопа, ожидаешь обнаружить нечто недоразвитое или по крайней мере напоминающее заурядные глаза низших животных. Но глаз Phacops — нечто совершенно неожиданное, точно так же как если бы стародавний драндулет вдруг выиграл ралли. Мало того, что линзы каменные, так еще и оптика в них редчайшего типа. Понятно, что эти глаза настроены особо. В современной фауне им аналогов нет. Хотя один исследователь обратил внимание, что глаза личинок муравьиных львов по форме напоминают трилобитовые, правда, они сделаны не из кристаллов кальцита. В 1972 г. другой исследователь, Кеннет Тове, — он работал в Смитсоновском институте в Вашингтоне — с исключительной наглядностью показал, на что способна факопидная линза. Он сделал фотографии с использованием этой линзы.
Если прийти в Смитсоновский институт с научными целями, то сначала нужно влиться с толпой через центральный вход, потом вывернуться из толчеи и найти сбоку телефон, и по звонку вас заберет оттуда коллега, до поры находившийся за сценой. Не пройдет и нескольких минут, как вы войдете в незаметную дверь и окажитесь в прохладном замкнутом мирке вдали от городской суеты, среди шкафов и коллекций. Когда здесь работал Кен Тове, из его кабинета был виден через дорогу дворик здания ФБР. Посетителей-смитсоновцев пускали туда обедать — и настолько скучными оказались те обеды, что впору посмеяться над истерией по поводу шпионов и пятой колонны. Кен вставил в фотоаппарат трилобитовую линзу вместо обычной и сделал несколько снимков этого здания: получилось вполне узнаваемо. Что за прекрасный способ воздать должное Эдгару Гуверу (бывшему до 1972 г. директором ФБР) — сфотографировать его рабочее место через глаз древнего ископаемого! Следующую фотосессию Кен посвятил пуговицам — модным тогда пуговицам с разными рожицами. И пуговицы ухмылялись с фотографий Кена. Стало совершенно ясно, можно даже сказать — кристально ясно, что факопидные линзы могут фокусировать объекты разного размера и на разном расстоянии. Они видели больше пространства, чем множество мелких линз обычного типа, причем изумительно четко. Это были блестящие образцы оптического конструирования, выполненные из самого распространенного минерала — кальцита.
Немного позже Юан Кларксон и Рикардо Левисетти разгадали, как все это работает. К тому времени уже было понятно, что Phacops получает зрительные образы какими-то другими способами, не тем, что его родичи, — об этом свидетельствовал и большой размер линз, и их сферическая форма. Линзы были крупные, двояковыпуклые, приспособленные как раз для того, чтобы фокусировать световые лучи. Если взять стеклянный шарик и посмотреть сквозь него на свет, то станет примерно понятно, как факопидная линза преобразует изображение: все кажется перевернутым, искаженным и изогнутым. Но фотографии, полученные через линзу, казались более реалистичными и точными. Как могло такое быть? Если имеется выпуклая линза, то основная трудность — собрать лучи в одну точку, сфокусировать их: лучи проходят через выпуклую форму разное расстояние, разница определяется самой формой и направлением луча, кроме того, они преломляются в зависимости от свойств материала, а значит, отклоняются так или иначе от первоначальной траектории. И в результате фокус смазывается. Как в случае с моим одноглазым коллегой, иметь глаз не означает видеть. Искажения, которые дают выпуклые линзы, имеют специальное название — сферические аберрации.