ИССЛЕДОВАТЕЛИ БЫЛОЙ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ


Ученые давно уже пытались читать историю жизни по «записям» в земной коре. Земные слои, словно листы гигантской книги, сохранили в себе и следы геологических переворотов и остатки прежней жизни: окаменелости, отпечатки животных на камне.

Об этом писал еще Ломоносов, указывая, как надо расшифровывать старинные «иероглифы» в «книге природы».

В те времена геология — наука о земле —и палеонтология — наука о вымерших животных — только еще зарождались.

Кости, раковины и другие находимые в земле остатки давно существовавших организмов иногда рассматривались как «игрушки» природы, созданные ею из камня.

Ломоносов с помощью химического анализа доказал, что состав раковин одинаков и у ископаемых и у ныне живущих организмов. Сторонники теории «игры природы» названы были им «писателями из черни ученого общества».

Исследуя ископаемые кости животных, Ломоносов дал не только правильное объяснение происхождению окаменелостей, но и указал, что они принадлежат к определенным эпохам истории Земли.

Замечательными палеонтологическими работами прославил отечественную науку К. Ф. Рулье.

Изучая ископаемые скелеты, он рассматривал каждое животное как промежуточное звено в общей цепи эволюционного развития организмов.

В еле уловимых признаках он обнаружил родство целых групп животных. Так, например, «утробная кость» крылоящериц, принадлежащих к группе рептилий, позволила Рулье связать эту группу с группой сумчатых млекопитающих. Рептилии им рассматриваются как группа животных, развивающихся из предшествующей группы лабиринтодонтов. В панцирных рыбах он находит признаки, роднящие их с пресмыкающимися и пресноводными животными. Таким образом, Рулье применил эволюционный метод к рассмотрению скелетов ископаемых животных.

Огромный вклад в палеонтдлогиче-скую науку внес другой наш ученый, Владимир Онуфриевич Ковалевский (1842—1883).

Он доказал правильность эволюционной теории именно на материале палеонтологии. И это в то время, когда, по его словам, «почти все чистые палеонтологи очень единодушно заявили свой протест» против теории Дарвина.

Эволюционная теория все больше и больше требовала, чтобы ученые обращались к ископаемым костям животных, но в палеонтологических данных «они, — как пишет Ковалевский, — находили только основательные работы Кювье и затем почти негодный для употребления материал, накопленный последующим поколением». Непригодность этого' материала для развития эволюционной теории, поясняет дальше Ковалевский, заключается в том, что «число вновь открытых форм умножилось, умножились их имена, но о точном изучении скелета не думали». А точное изучение скелета требовалось для установления преемственности форм, для установления изменений, вызванных изменениями образа жизни. По-новому подошел к изучению ископаемых костей животных русский ученый.

Ископаемое животное он изучает не как окаменелый скелет, а как существо двигавшееся, питавшееся и т. д. На скелете он обнаруживает биологический смысл каждого сочленения костей, каждого бугорка, показывает их особое значение для приспособительных функций животного.

Он как бы мысленно оживляет животное и рассматривает его в общей цепи исторического развития организмов.

В своем труде Ковалевский показал, например, как шло развитие конечностей от древнейших животных до современных представителей животного мира.

На основании данных, полученных при раскопках, Ковалевский раскрыл, как предки лошадей переходили от пальцехождения к стопо-хождению в процессе эволюции и как изменение образа жизни в степи привело к образованию однокопытной (однопалой) конечности из многокопытной (трех-, четырехпалой).

Это могло произойти, например, когда животное приспособлялось к передвижению по каменистой почве, требующей от стопы большей твердости и меньшей площади опоры. В новых условиях, как показал Ковалевский, у животного усиленно развивались и утолщались средние — третий и четвертый — пальцы ноги. А боковые пальцы постепенно укорачивались, утончались и в конце концов почти совсем исчезли.

В. О. Ковалевский был признан одним из основоположников эволюционной палеонтологии.

Другой русский ученый-эволюционист А. Н. Северцов (1866—1936) установил, что безногие ящерицы произошли от коротконогих ящерицеподобных предков, ноги у которых были расставлены широко, что обеспечивало им возможность быстро передвигаться по песчаной местности.

Когда вместо песка под ногами ящериц оказалась высохшая и потрескавшаяся почва или земля с густой травянистой растительностью, то широко расставленные лапы стали тормозить передвижение. С течением времени они делались все короче и короче, пока не превратились в еле заметные и совершенно ненужные при ползании отростки.

Исчезновение органов, писал Северцов, может происходить в двух случаях: во-первых, когда животное переходит в новую среду, в которой данный орган перестает быть нужным ему; во-вторых, когда функция данного органа замещается функцией какой-либо его части или функцией какого-либо другого органа.

В. О. Ковалевский и А. Н. Северцов рассматривали эволюцию как приспособительный процесс — процесс, в котором все органы и части тела животных претерпевают изменения под влиянием меняющихся условий среды.

Много нового внес в палеонтологическую науку Владимир Прохорович Амалицкий (1860—1917), воспитанник Петербургского университета, ученик знаменитого почвоведа В. В. Докучаева. Он занимался исследованием материковых пластов.

На протяжении разных геологических эпох по-разному выглядела поверхность нашей планеты. Там, где давно уже существует суша, некогда текли реки или были озера, плескались морские волны. Нередко, особенно в засуху, животные в поисках воды попадали на топкие места, в трясину, которая, хороня животных, сберегала потом их скелеты в течение многих тысячелетий.

Здесь, словно в своеобразных музеях, сохранились остатки древней жизни.

Только найти такие «музеи» необычайно трудно: слишком сильно изменилась с тех давних пор поверхность земли.

Когда В. П. Амалицкий взялся за поиски материковых жителей далекого прошлого, в науке считали, что континентальные породы не представляют* интереса для исследователя.

Русский ученый коренным образом изменил это мнение.

В родной стране, в глинах и песчаниках Окско-Волжского бассейна, он обнаружил остатки пресноводных моллюсков.

При дальнейших изысканиях Амалицкий нашел в материковых породах кости животных и отпечатки растений, живших в каменноугольном периоде.

Эволюция конечностей. Переход от пальцевой конечности к копыту.

Простейшие растения под микроскопом.

Изучение находок дало ему повод утверждать, что растительный и животный мир каменноугольной эпохи был одинаков и для Европы и для Северной Африки.

Следующая геологическая эпоха, пермская, как показывает Ама-лицкий, характеризуется иной и растительной и животной жизнью, распространенной в то время на северо-востоке России и на пространстве земель, соответствующих Южной Америке, югу Африки (Карроо), Австралии и Индии (Гондване).

Перед наукой стал вопрос: чем объяснить сходство растительной и животной жизни пермской эпохи в различных широтах, в северных и южных областях материковой суши?

Решая этот вопрос о тождестве некогда существовавшей жизни на территории Европейской части России, Австралии, Африки, Индии, Ама-лицкий совершил поездку за границу, где в музеях изучал ископаемые остатки животных.

Многие ученые отвергали возможность существования когда-либо одинаковой жизни на столь различных по климату северном и южном полушариях земного шара. Они не разделяли взгляда Амалицкого. Однако накапливавшиеся данные раскопок все более и более убеждали русского исследователя в его правоте.

Он предпринимает новые и новые поиски, дробя твердые породы на месте раскопок и выискивая на них отпечатки прежней жизни. По словам ученого, им было столько перебито камней, что полученного щебня хватило бы на замощение многокилометрового участка шоссейной дороги.

И вот на реке Сухоне и на слиянии рек Юга и Северной Двины ученый нашел отпечатки листьев и костей и отпечатки целых организмов, родственных южноафриканским растениям и животным.

А на реке Оке, при впадении ее в Волгу, Амалицкий обнаружил зубы, позвонки и обломки черепов звероподобных пресмыкающихся — дицинодонтов: остатки этих животных находили раньше только в Южной Африке.

Возле города Котлас, как и на Сухоне, Амалицкий снова нашел отпечатки растений — глосооптерисотов, тождественных с южноафриканскими, а также челюсти и зубы травоядных пресмыкающихся — парейазавров, обнаруженных до этого лишь в Южной Африке.

Научные выводы Амалицкого о сходстве прошлого северного и южного полушарий земного шара, сделанные им на основе северодвинских раскопок, — одни из замечательных в истории науки.

* * *

Как найти связь между позвоночными и беспозвоночными животными?

Напрасно было бы искать переходные формы первобытных животных среди окаменелостей: не обладая скелетом, эти живые существа не оставили следов в дневнике Земли.

Они стали известны только благодаря открытиям Александра Онуф-риевича Ковалевского, брата знаменитого палеонтолога В. О. Ковалевского.

А. О. Ковалевский нашел признаки переходных форм среди современных животных, еще не утративших сходства со своими древнейшими

Александр Онуфриевич Ковалевский.

предками. Он изучал ланцетника.

Одни причисляли это весьма малое существо к рыбам, другие принимали его за моллюска. Ковалевский установил, что кишечная полость ланцетника развивается как у беспозвоночных, а нервная система — как у позвоночных. Ланцетник оказался живой переходной формой между этими животными.

Изучая беспозвоночных, Ковалевский построил теорию их развития. Согласно этой теории при переходе от одиночной клетки к клеточным сообществам произошло и первое «разделение труда» в таких сообществах. Такое существо имело форму бокала с двойными стенками.

Внутренняя поверхность- этого бокала образовала кишечную полость — гаструлу (от греческого слова «га-

стер» — желудок), наружная стала выполнять функции защиты и передвижения. В дальнейшем, по теории Ковалевского, наружные клетки образовали железы, нервную систему и органы чувств. Клетки кишечной полости развивались в пищеварительные органы, а срединные клетки, появившиеся позднее, образовали мускулы, сердце, кости и соединительную ткань.

Многие ученые выступили против этой теории. Однако, как писал известный английский ученый . Э. Рей-Ланкестер, «Ковалевский своими исследованиями заставил всех научных соперников и противников преклонить перед ним колени».

Продолжая отыскивать новые переходные формы между позвоночными и беспозвоночными, А. О. Ковалевский занялся изучением асцидий (от греческого слова «асцидион» — мешочек, сумочка) и сделал новое замечательное открытие.

Асцидия — видоизменение червя, приспособившееся к неподвижной жизни. Червь этот и раньше привлекал внимание исследователей своим интересным строением. Его тело состоит из колец, каждое кольцо снабжено своей пищеварительной, сосудистой, нервной и половой системами. У многих червей кольца имеют самостоятельные органы дыхания и движения, а некоторые кольца даже органы чувств—щупальца и пару малоразвитых глаз. Только рот и главное нервное кольцо остаются в подчинении головы, занятой добыванием пищи, а принимает и перерабатывает пищу каждое кольцо в отдельности.

В асцидии природа соединила целые клеточные колонии.

Развитие асцидии идет интересным путем. После деления яйца вырастает личинка в виде многоклеточного бокала. У личинки появляется потом длинный хвост, и она свободно плавает в воде. Этот крохотный «головастик» совершенно не похож на неподвижную и бесхвостую асци-дию. Но самое замечательное заключается в том, что в строении личинки обнаруживается новая особенность, которой не имеют ни черви,

Простейшие животные под микроскопом.

ни асцидии: в спине над кишечником развивается мозговая трубка, от которой к хвосту идет опорное образование — позвоночный столб. Характерно, что у зародыша высших позвоночных, вплоть до человека, позвоночный столб развивается подобным же образом.

Глядя на личинку асцидии, наблюдатель остается в полной уверенности, что перед ним будущее позвоночное. Но как только личинка асцидии достигает определенного возраста, происходит совершенно неожиданное явление: она опускается на дно, сбрасывает хвост и прикрепляется к камню, приспособляясь таким образом к дальнейшему «сидячему» образу жизни. Вместе с хвостом она теряет и «позвоночный столб».

Когда Ковалевский опубликовал свое открытие, оно многим показалось невероятным и считалось ошибкой ученого. Но Ковалевский был прав.

Оценивая упомянутый труд ученого, посвященный развитию асци-дий, Чарлз Дарвин назвал исследования Ковалевского «открытием величайшей важности»; «... мы, — писал Дарвин, — наконец получили ключ к источнику, откуда произошли позвоночные».



Истории, рассказы о русской науке и технике, Болховитинов В. 1957