Динозавры и современность
Удивительно, но динозавры, далекий от реалий повседневной жизни палеонтологический факт, вошли в обыденное сознание. На днях мне пришлось объяснять пятилетнему сыну, почему в своих поездках за лягушками ("большая наука"!) я не принимаю никаких мер к тому, чтобы меня не съел тарбозавр. Сын, конечно, знает, что динозавров больше нет, но от фильмов об их жизни у него смещаются временные рамки.
Средства массовой информации активно пиарят динозавров. Открытие нового их вида или отрывок спора по частным вопросам динозавроведения могут обойти все информационные каналы. Вот главные вопросы, заботящие прогрессивное человечество:
— были ли динозавры теплокровными?
— отчего они вымерли?
— с какой скоростью бегал тираннозавр?
Пройдемся по этим вопросам и мы.
Крупные динозавры были гигантотермами - инерциально теплокровными животными. В субтропическом климате у пресмыкающегося со средним диаметром тела 1 м без всяких затрат энергии установится температура 34 ± 1 °С. Крупные динозавры не рисковали остыть, им угрожал перегрев. Возможно, наши реконструкции динозавров неполны - мы не отражаем на них органы-радиаторы для сброса тепла, как уши слона или влажный язык собаки.
Кстати, знаете, откуда «растут ноги» у античных мифов о циклопах? Черепа слонов, попадавшиеся путешественникам в Африку-Индию, выглядят необычно. Они округлые, как и человеческие черепа. Их глазницы невелики и относительно незаметны. Зато спереди находится отверстие вроде гигантской глазницы - там размещалось основание хобота. Не факт, что если бы к нынешнему времени все хоботные исчезли (а из трех сотен когда-то существовавших видов их осталось лишь два или три1), мы смогли бы правильно реконструировать слона по его остаткам. Что у него был хобот, стало бы понятно, но что такой… и что такие уши… - вряд ли!
А мелкие динозавры были по-настоящему теплокровными - гомойотермными2. Недавние находки перьев у некоторых из них не оставили в том сомнений. Для животного без внутренней «печки» термоизоляция абсурдна: тебя съедят те, кто разогреется быстрее.
Вымирание динозавров - особая тема. Почти все вроде бы согласились, что динозавров сгубило падение метеорита в Мексиканский залив. Вот Nature опубликовал статью о том, что этот метеорит образовался при разрушении небесного тела, находившегося за Марсом, в поясе астероидов. Другие его осколки повысили интенсивность бомбежек Земли и Луны в то непростое геологическое время. Вполне возможно. Но падением отдельного небесного тела или даже целой их очереди не объяснишь широкомасштабную и длительную смену фаун с сохранением одних групп и вымиранием других. Новые виды динозавров перестали появляться задолго до падения метеорита, а последние из них пережили это событие. Причины3 вымирания динозавров должны быть биологическими, связанными с перераспределением потоков энергии и вещества в экосистемах.
Ну и, наконец, бег тираннозавра4. В ранг ключевых вопросов динозаврознания эту проблему перевел «Парк юрского периода», где динозавр гонялся за джипом. Разброс оценок тираннозавра удивителен: от мелко семенящего падальщика до стремительного загонщика. С падальщиком не сложилось: голова тираннозавра предназначена для ударов по добыче, а ноги способны к широким шагам. А как оценить его скорость?
В Манчестерском университете суперкомпьютер загрузили расчетами по сложнейшей биомеханической программе, выводящей по пропорциям скелета объем мышц и скорость бега. 256-процессорный компьютер «гонял» каждый вид по неделе, правильно оценил скорость человека и страуса, а также установил, что шеститонный тираннозавр бегал со скоростью 29 км/час. Он мог бы догнать даже тренированного человека.
Стыдно не верить высокой науке, но меня эти данные не убеждают. Чем крупнее животное, тем тяжелее для него его собственное тело5. Для маленького ребенка падение с высоты его роста не страшно, для взрослого человека может представить опасность, а для тираннозавра было бы смертельно. Бег человека управляется намного лучшим «процессором», чем у тираннозавра, но и люди часто спотыкаются и падают (или удерживают равновесие благодаря прекрасной управляемости тела). Взрослый тираннозавр мог споткнуться и упасть лишь один раз в жизни. Рисковал ли он в такой ситуации бегать? Да и зачем ему было бегать? Чтобы догонять некрупных жертв? А зачем тогда он был таким большим? Преследовать крупных животных? Они-то точно были медлительнее.
Отбивать добычу у конкурентов? Для этого не надо никуда бежать. Чтобы ответить на вопрос, как интересующий нас вид использовал свой скелет, мало откалиброванной по людям и страусам биомеханики, нужны детали внутриэкосистемных взаимодействий. Увы (или к счастью), нам не с кем сравнить тираннозавра. Не верю, что нынешний ответ может быть окончательным.
А вообще-то история земной жизни богата иными, более глубокими и важными проблемами, нежели те, которые мы успели здесь обсудить.
…Прочитал колонку и ярко представил: подбираюсь я к очередной лягушке по колено в иле и ряске, а из-за склонившейся над водой старой ивы неспешно выходит тарбозавр…
1 Есть веские основания рассматривать лесную и саванную формы африканских слонов как два разных вида; вместе с индийским слоном получается три. Обратно в текст
2 Важно не то, что у нас, например, кровь теплая (у агамы, которая греется на солнцепеке, потеплее будет), а то, что ее температура поддерживается постоянной. Обратно в текст
3 А не внешние воздействия, усиливающие действие этих причин! Обратно в текст
4 Тарбозавр и тираннозавр - очень близкие существа, только тарбозавр был азиатом, а тираннозавр - американцем. Обратно в текст
5 Вес тела растет пропорционально кубу линейных размеров, а сила мышц и прочность костей - пропорционально квадрату их поперечного сечения, то есть гораздо медленнее! Обратно в текст
Неандертальцы снова выйдут на мамонтов?
Главной идеей Николая Федорова, одного из основателей русского космизма, была патрификация - «воскрешение отцов» (умерших поколений людей). Федоров не знал, как естественные науки смогут решить эту задачу, но не сомневался, что они что-то придумают. Благодаря научному чуду, человечество выполнит свое предназначение, и Бог воплотится в нем. Не надо иронизировать над Федоровым - им двигало острое ощущение несправедливости того, что со смертью человека уходит целый мир.
В начале XXI века идеи наподобие федоровских реализуются синтетической геномикой, которая достигла определенных промежуточных успехов. Конечно, пока энтузиастов воскрешения интересуют не конкретные люди, а целые виды. Когда-то распространенная вера, что сущность личности человека исчерпывается его генотипом, теперь стала чем-то вроде веры в плоскую Землю. Увы, представления о том, что сущность вида можно выразить на языке четырех букв генетического алфавита, пока вполне жизнеспособны (хотя имеют столь же ненадежные научные основания).
Каковы же нынешние успехи синтетической геномики? Недавно исследовательский центр Крейга Вентера6 сообщил о пересадке бактериального генома. Речь идет о двух видах7 микоплазм - одних из самых простых клеточных организмов, известных науке. Геном Mycoplasma mycoides (возбудителя пневмонии коров) был перенесен в культуру клеток бактерии Mycoplasma capricolum (вызывающей полиартрит у коз). Через некоторое время в этой культуре появлялись клетки вида-донора. Вероятно, микоплазма поглощала чужую хромосому (у этих бактерий нет клеточной стенки), а затем делилась и передавала ее одной из дочерних клеток. Следующий запланированный шаг - пересадка искусственной хромосомы, которую Вентер приравнивает к созданию искусственной жизни.
Что получается с бактериями, получится и с млекопитающими? Специалисты из Института Макса Планка в Лейпциге описали, какие именно нарушения происходят в ископаемой ДНК - например, ДНК неандертальца. Зная правила изменения генетического текста, можно будет определить его исходный вид. Например, детальное сравнение наследственной информации Homo neandertalensis и Homo sapiens должно помочь определить те белки, с изменением которых связано наше эволюционное становление. Это может быть важно, например, для медицины - можно создать управляющие этими белками лекарства.
Лекарства лекарствами, но энтузиасты и в Европе, и в Америке увидели в этой ситуации шанс на восстановление недавно вымерших видов. Соберем полные геномы мамонтов и неандертальцев, поместим их в яйцеклетки слона и современного человека (соответственно), и, глядишь, воскрешенные неандертальцы снова смогут охотиться на воскрешенных мамонтов! Дает ли перестановка геномов бактерий шанс на такую перспективу?
Большинству из грамотных и культурных людей (а все прочие вообще не заморачиваются подобными вопросами) кажется, что механизмы развития должны быть в главных чертах общими для всех организмов, от бактерий до млекопитающих. Мифология синтетической теории эволюции предусматривает, что эволюция началась со случайного возникновения механизма наследственности, в котором случайные ошибки матричного копирования обеспечивают изменчивость, достаточную для того, чтобы из бактерий появились секвойи, киты и люди. Но погодите, эволюция ведь - способ выработки адаптаций (приспособлений), приведения индивидуального развития в соответствие с возможностями, предоставляемыми внешней средой. В соревновании за жизнь выигрывали те группы, которые вырабатывали требуемые адаптации быстрее. С ходом времени количество взаимосвязей между геномом и клеткой в целом стремительно росло. Клетка «училась» управлять своим геномом, одной из своих многих подсистем. Наследственная информация - не причина и не квинтэссенция клетки, а один из ее инструментов для приспособления к среде!
Эволюция эволюции привела к тому, что индивидуальное и историческое развитие бактерий и людей существенно отличается. Сегодня нет никаких надежд повторить на мамонтах или неандертальцах результат, полученный на микоплазмах. Бактерия - молекулярный робот, а в наших клетках количество взаимосвязей между элементами несоизмеримо выше. Чтобы клонировать упомянутые виды, нужны не их геномы, а их живые клетки, которые неоткуда взять8.
Появится ли когда-то такая возможность? Помните классический пример ошибочности заявлений об ограниченности науки? В качестве примера фундаментально недоступного знания Огюст Конт назвал химический состав звезд. Прошло не так много времени, и был открыт спектральный анализ. Завтра сообщат о фундаментальном прорыве в изучении регуляции онтогенеза? Я первый этому порадуюсь: мне будет интересно. Впрочем, надежды на такой прорыв у меня мало, ведь сложность рассматриваемых процессов многократно превосходит сложность любых задач, когда бы то ни было решенных человечеством. Оно решит их не сейчас, а позже? Когда? Путь, который нужно пройти, очень долог. Просуществует ли требуемое время само человечество, будет ли оно практиковать фундаментальные научные исследования?
И подумайте, какие сложности вызовет воскрешение неандертальцев. Как решить: надо будет их содержать в зоопарках или они будут получать паспорта и водительские удостоверения?
6 «КТ» уже упоминала этого мультимиллионера, одного из лидеров расшифровки генома человека (в значительной части - своего собственного): «Трудно быть богом» ("КТ» #599-600). Обратно в текст
7 Надо понимать, что слово «вид» используется здесь достаточно условно. По крайней мере, вид у микоплазм - совсем не то, что, к примеру, вид у млекопитающих. Обратно в текст
8 Хотя на сегодняшнем уровне развития биологи не смогли бы сладить даже с живой клеткой - клонирование млекопитающих продолжает сталкиваться с серьезными проблемами. Обратно в текст
Д. Шабанов. Динозавры и современность // Компьютерра, М., 2007. – № 35 (703).
Д. Шабанов. Неандертальцы снова выйдут на мамонтов? // Компьютерра, М., 2007. – № 29 (697).