Как возникла жизнь на нашей планете? Зародилась ли она в её недрах или была занесена из космоса? Почему она развивалась так, а не иначе? Не может ли случиться так, что человек однажды исчезнет с лица Земли? Можно ли этого избежать? Об этом – наш разговор с Сергеем Владимировичем Рожновым, заведующим лабораторией высших беспозвоночных в Палеонтологическом институте РАН, академиком РАН.
– Сергей Владимирович, почему именно высшие беспозвоночные?
– Лаборатория высших беспозвоночных – это условное, традиционно сложившееся в институте для краткости название для иглокожих, брахиопод, мшанок, но это не совсем точно отражает те группы, которыми мы сейчас занимаемся. Сейчас еще я взял аспирантку на кораллы, одного студента на губки. Это все – ископаемые организмы, очень интересные. А почему я их взял? Потому что вообще российская школа кораллистов была самой известной в мире. Но с течением времени почти все кораллисты, скажем так, растворились, их не стало. Одни ушли по естественным причинам, другие просто перешли на другие какие-то группы.
При этом остались большие коллекции, и поэтому нужно это направление тоже поддерживать.
– Сергей Владимирович, вы изучаете древние организмы, находя в разных частях земного шара какие-то образцы, которые представляют те или иные организмы. А насколько глубоко вы продвинулись? Какие самые древние организмы вы обнаружили?
– Все эти организмы известны с самого начала геологической истории Земли. А это примерно 3,8 миллиарда лет по последним сведениям. Но есть сложности, во-первых, с определением. Это, прежде всего, бактерии, а от них остаются мелкие окаменевшие шарики, вытянутые цепочки и тому подобные образования. Их трудно идентифицировать, потому что это всего лишь органические остатки примитивных организмов, там мало морфологии. Но в более молодых отложениях академик Алексей Юрьевич Розанов находит, по его предположениям, остатки уже более продвинутых организмов.
– Можем ли мы сказать, когда появились те виды животных, которые населяют Землю сейчас?
– Это интересный вопрос. И самое интересное, что первые животные, похожие на современных, появились в раннем кембрии, а это примерно 540 миллионов лет назад. Очень быстро в течение кембрия появились все типы животных, которые существуют ныне.
– Почему это произошло именно в кембрии?
– Это большая проблема. Этот процесс называют «Кембрийским эволюционным взрывом», и здесь много всяких предположений. Прежде всего, это то, что их предки подошли к какому-то рубежу в своем морфологическом и генетическом развитии, который позволяет дать большой взрыв морфологического разнообразия. Ведь еще Дарвин сказал: это большая загадка, что было в докембрии. Там ничего не было известно. Но во второй половине XX века в докембрийских отложениях нашли очень много различных существ, их остатков. Проблема в том, что они совершенно не похожи на те, которые появились в кембрии и вплоть до современных. Как их связать с ними – это тоже большая проблема. Тут есть разные предположения, но к единому мнению ученые так и не пришли.
– То есть это вообще другой мир и другие существа?
– Да. Некоторые пытаются доказать, что, предположим, моллюск – один из них. Другой похож на кораллы. Третий – вообще непонятно что. А некоторые считали их даже иглокожими. Но если детально разбираться, их трудно связать с этими или любыми другими известными группами.
– В чем же коренное отличие, которое делает их другими?
– Прежде всего, у большинства из них нет скелета. А вот в кембрии появилось много скелетообразующих животных.
– Но ведь и сейчас есть существа, у которых нет скелета. Они являются потомками тех, докембрийских животных?
– Нет. В том-то все и дело, что современные существа без скелета совсем другие. Вот, например, чендзянская кембрийская фауна в Китае – там находят отпечатки бесскелетных организмов, их очень много, и разнообразие тоже очень большое, но с докембрием они несравнимы, резко отличаются. И наоборот: те, которые встречаются в докембрии без скелета, уже не встречаются в кембрии. Правда, сейчас находят некоторое количество образцов, тоже имевших скелет, но не совсем понятно, что это, куда их отнести, потому что их скелеты резко отличаются от тех скелетов, которые появились в кембрии.
– Какова ваша точка зрения, что произошло во время этого Большого кембрийского взрыва? Почему существа, которые начали появляться после этого, в корне отличаются от предыдущих и не являются их потомками?
– Мы не знаем точно, являются они потомками или нет. Вероятно, являются, но только здесь большая проблема, как их связать. Дело в том, что взрослые организмы появляются из очень маленьких личинок. А эти личинки не находятся в ископаемом состоянии, и из-за маленьких размеров их практически не обнаруживают. Поэтому нам трудно сравнивать ювенильные стадии, от которых могли произойти другие организмы.
– Но, тем не менее, какие варианты? Что могло измениться? Может быть, состав атмосферы, что-то еще?
– Естественно, да. Во-первых, значительно больше появилось кислорода. Во-вторых, изменился химизм морей в заметной степени. Между количеством кислорода в атмосфере и в море устанавливается некоторое равновесие. Но откуда кислород берется в атмосфере? Тогда еще из моря. Ведь первые многоклеточные растения на суше появились в конце ордовика и в силуре, то есть значительно позже. И весь кислород шел из воды благодаря, во-первых, водорослям, а самое главное – это цианобактерии, которые могли жить на дне, могли в толще воды – в зависимости от условий. И они могли то плавать в воде, то опускаться на дно, покрывая дно биопленками и более толстыми биоматами.
Эти цианобактериальные маты и цианобактериальные пленки выделяли много кислорода. Этот кислород насыщал воду и уходил в атмосферу. Поэтому в атмосфере могло быть мало кислорода, а вот в этих локальных местах, кислородных оазисах, могло быть достаточно кислорода для существования активных животных.
И, видимо, сначала они появлялись в этих оазисах, а потом более широко расселялись, когда кислорода в атмосфере становилось больше. Именно в кембрии жизнь стала бурно развиваться благодаря появлению обратных положительных связей между животными, растениями и сообществами различных организмов.
Что же случилось в кембрии, на мой взгляд, самое главное? Те бактерии и мелкие одноклеточные животные, которые жили в верхней толще воды, не могли опускаться на дно из-за своих маленьких размеров.
– Были слишком легкими?
– Во-первых, очень легкие. Но дело не только в этом. В морях существует термоклин, когда верхняя часть воды нагревается, и температура с глубиной меняется довольно быстро. И вот эта органика, которая близ поверхности развивалась, в результате не могла глубоко опускаться вниз, не могла преодолеть этот термоклин.
И вдруг в кембрии появились фильтраторы, более крупные животные – первые членистоногие. Они стали фильтровать эту мелочь. Они были уже значительно крупнее, и их фекальные пеллеты могли опускаться на дно. Дно обогатилось этой органикой, и на ней стали развиваться уже донные, бентосные организмы.
– В докембрии таких животных не было?
– В докембрии мы находим бентосных животных, но они все были приурочены к цианобактериальным матам и к мелководью, на которых они и жили. Следующий после кембрия период немножко моложе – ордовикский период. Я в большей степени занимаюсь сейчас ордовикским периодом. С ним связана великая, как ее называют, ордовикская эволюционная радиация.
– А эти ордовикские существа являются потомками кембрийских?
– Да, тут уже вопросов нет. Они тоже отличаются по своему плану строения, но встраиваются в более общий план строения тех кембрийских типов, которые мы знаем.
– И тут для вас уже нет загадок?
– Загадок как раз очень много. Да, мы знаем, что они являются потомками кембрийских животных. Хотя если мы возьмем какой-нибудь род или вид животных, то и внутри них может быть очень много переходных форм. Иногда даже трудно отличить один вид от другого. Но высшие таксоны, даже начиная с уровня семейства, отряды, классы – между ними найти переходные формы очень трудно. Практически мы их не находим, только предполагаем.
Если вы посмотрите на те филогенетические древа, которые строят палеонтологи, то увидите линии, а потом внизу они соединяются пунктиром. Мы предполагаем по каким-то признакам, что эти ближе к этим, эти ближе к тем, но реально между ними переходных форм палеонтологи не обнаруживают. Так что загадок нам хватает.
– Хочу сразу перескочить на человека. С ним уже понятно, откуда он взялся, или там тоже сплошные пунктирные линии?
– С человеком пунктирных линий много, но здесь уже и генетический анализ, и эволюционная биология развития. Но у нас традиционно в Палеонтологическом институте детально человеком не занимаются. Поэтому ничего нового я вам тут не скажу.
– Он вам неинтересен как вид?
– По большому счету – да, он нам неинтересен, этим занимаются другие люди и другие учреждения. Хотя и палеонтологи находят иногда отдельные фрагменты – зубы древнейших людей и что-то еще, их тоже иногда описывают, но в общем человек – это не совсем наша специализация.
– Вы сказали про ордовикскую эволюционную радиацию. Что это такое? Солнце стало светить сильнее?
– К солнечной радиации это не имеет никакого отношения. Эволюционная радиация – это радиация, расхождение в разные стороны признаков. Это период, когда биоразнообразие резко увеличилось. То есть была некая пологая кривая увеличения разнообразия в кембрии, но начиная со среднего ордовика она вдруг резко пошла вверх. Разнообразие родовое, видовое, число семейств увеличилось очень сильно, появились новые классы животных. Интересно, что после ордовика новые классы морских животных уже не появлялись, в то время как после кембрия не появлялись новые типы животных. Иначе говоря, уровень понижался, но разнообразие резко увеличивалось.
– То есть эволюция выработала какие-то классы и виды, которые оптимально подходят для дальнейшего существования?
– А точнее, выработался какой-то общий план строения, и этот план стал ограничивать возможность появления других планов строения в этих общих рамках. Но вместе с тем адаптивные признаки, наоборот, стали появляться с большей легкостью, и разнообразие при сохранении плана строения росло.
– Почему всё произошло именно так, как думаете?
– Для бентосных животных у меня выработалась теория возникновения обратных положительных связей между бентосным сообществом и твердым грунтом. Дело в том, что для осаждения на дно личинок многих животных – а большинство личинок плавающие – нужен особый грунт, какие-то твердые предметы. В докембрии большая часть грунта была илистой, и твердых предметов было очень мало – какие-то отдельные раковины, может быть. А этим личинкам нужно было осаждаться для дальнейшего развития, и для этого необходим был какой-то твердый объект на дне.
Что получилось в ордовике? Появились разные классы иглокожих. Вот, например, морские лилии, цистоидеи, у которых была очень высокая кальцитовая продуктивность. Их скелет состоял из огромного количества скелетных элементов, которые были пористые, легко разрушались, и от них после смерти появлялось большое количество кальцитового детрита.
А на дне развивались во многих местах цианобактериальные маты и пленки. И вот эти пленки улавливали мелкий кальцитовый детрит, скрепляли и цементировали его выделявшимся липким веществом – гликокаликсом. Таким образом после отмирания цианобактериального мата появлялся твердый грунт, на котором селилось сообщество бентосных организмов с кальцитовым скелетом, а от них появлялось еще больше детрита. Появляется обратная положительная связь: все время появлялось больше подходящего грунта, на этом грунте селилось больше животных с кальцитовым скелетом, они давали больше детрита, и поэтому грунты резко изменились в ордовике.
Неслучайно именно в ордовике мы можем находить очень много известняков, причем известняков органогенно-обломочных. Резко изменился грунт, и это привело к эволюционной радиации.
А в конце ордовика было оледенение, а оледенения всегда связаны с тем, что часть воды из океана превращается в лед, и уровень океана падает. Тогда был большой ледниковый щит в Гондване – это современная Африка.
– В Африке было оледенение?
– Да, мощное оледенение. Там сохранились следы этого оледенения, и мы их обнаруживаем. Тогда резко снизился уровень воды в океанах, и окраинные мелководные моря, которые больше всего подходят для жизни животных, стали очень узкими. Жизнь сразу пошла на глубину и на сушу. В силуре на этой суше стали развиваться растения, водоросли, которые были приурочены к мелководью, и из них возникли более сложно организованные растения.
А в море что получилось? Многие группы просто вымерли. Но потом ледник растаял, возникли новые обширные мелководные моря, и они уже заселялись потомками тех организмов, которые появились еще в ордовике, но были акцессорными, а тут вдруг стали доминировать, и опять резко изменился состав морской биоты.
Ну, а дальше было несколько критических периодов. Самое главное произошло на границе палеозоя и мезозоя – это границы перми и триаса, когда вымерло очень много групп животных, резко понизилось разнообразие. Но начиная с триаса всё стало быстро восстанавливаться, и появилась так называемая мезозойская фауна – и морская, и наземная.
Но перед этим растения освоили сушу. Где-то в девоне это уже была довольно развитая растительность. Соответственно, стали выходить на сушу и другие животные и, прежде всего, четвероногие, которые появились в девоне.
– Сергей Владимирович, сейчас опять происходит потепление. Как вы думаете, может быть, опять произойдет какой-нибудь взрыв, и людей не будет, а появятся другие существа, которые не являются нашими потомками?
– Я так не думаю. Человек – живучее существо, и главная опасность не в появлении каких-то других существ, которые человека изничтожат, а в том, что человек задохнется в своих отходах. Академик Заварзин, который был известным микробиологом и развивал особое направление – природоведческую микробиологию, ввел понятие «какосфера». От греческого «какос» – отходы.
– Отсюда и всем известное слово, которое я не буду сейчас называть?
– Возможно. Перед своим уходом из жизни он выпустил книгу, которая так и называется – «Какосфера». Это огромная проблема, и как ее решить, не совсем понятно, потому что человек все больше потребляет, а то, что он продуцирует, – это не только отходы его жизнедеятельности. Это как раз могут разлагать бактерии. А вот то, что его окружает, – техносфера и все эти удобства для жизни – вот этот бесконечный пластик, и это большая проблема. Что с этим делать, непонятно. У нас в стране однобоко приняли западный образ жизни, и мы быстро научились делать красивые упаковки, которые уже давно были приняты на Западе, но не организовали того, как их перерабатывать. Или те же батарейки. Мы их используем активно, а вот попробуйте их просто сдать. Это целая проблема.
– Сергей Владимирович, а как вы думаете, могла ли жизнь на других планетах пойти по другому пути развития – как на Аватаре, например, то есть не по технологическому пути, а по духовному, когда живущие там высокоразвитые существа обладают какими-то особыми способностями – левитируют, телепатируют и так далее?
– Ну, это уже из области фантастики. Конечно, палеонтология, как и астрономия, очень располагает к такой фантазии и таким размышлениям. Жизнь-то могла возникнуть, наверное, и на других планетах, и в том числе в других формах…
– Тем более что есть ученые, в том числе научный руководитель вашего института академик Розанов, который уверен в том, что жизнь попала на Землю именно из космоса.
– Да, она вполне могла прийти к нам из космоса. Но какая жизнь? Пока что мы находим только примитивные остатки этой жизни, но ведь у нас нет никаких следов разумных существ где-нибудь еще, доказательств существования жизни высокоразвитой, сравнимой с человеческой жизнью. Таких следов не находят ни астрономы, ни палеонтологи. Но иногда палеонтологи фантазируют на эту тему.
Кстати, сейчас палеонтология очень активно связана с биологией развития. Биология развития занимается механизмами того, как из яйца возникает целый организм, какие там морфогенетические процессы идут. Биологов очень интересует, как менялись морфогенетические механизмы в течение геологического времени. А тут им приходится опираться на палеонтологию, поэтому спрос на палеонтологию именно как биологическую науку резко возрастает в настоящее время.
– Это замечательно. Я так поняла, что проблемы экологии вам достаточно близки, вы думаете на эту тему, как и ваш брат, выдающийся эколог, академик Вячеслав Владимирович Рожнов, директор Института экологии и эволюции.
– Да, несомненно. Проблемы экологии, как и проблемы эволюции, нас очень волнуют. И, кстати, надо сказать, что есть такая наука, палеоэкология, весьма популярная сейчас. Корни ее, общепризнанные в мире, находятся в нашем Палеонтологическом институте. Ее как науку оформил Роман Федорович Геккер, который работал в Палеонтологическом институте и ушел из жизни только вот в 1990-м году.
– Сергей Владимирович, хотела спросить, как можно в одной семье получить сразу двух академиков? Расскажите, пожалуйста, что для этого нужно делать?
– Я никогда не думал, что стану академиком. Вообще не думал о какой-то большой карьере. Меня никогда не привлекало даже стать заведующим лабораторией.
– Тем не менее, вы стали не только заведующим лабораторией, но и заместителем директора института и директором…
– Да, но меня это никогда не привлекало. Научные достижения – это само собой, но для того чтобы кем-то руководить – это нужно уметь ладить с людьми, уметь командовать, вести за собой. Наверное, у меня такого стремления никогда особо не было.
– Но я спросила не про административную должность, а про то, что вы оба академики, выдающиеся ученые. Как вашим родителям это удалось? Как вас воспитывали?
– Да, вообще-то, нас никак не воспитывали для этого. Мы с братом из простой семьи. Дело в том, что у меня отец был тяжело ранен во время войны, потом еще туберкулез. На войну он ушел молодым человеком, вернулся тяжело больным, и маме приходилось за ним ухаживать. Трудное было время, даже вспоминать не хочется. Жизнь была тяжелой.
– Откуда же у вас возник интерес к науке?
– Сам удивляюсь. Конечно, разговоры с отцом какие-то были, он человек был тоже увлекающийся, талантливый, и, если б не война, я думаю, он бы тоже стал каким-нибудь известным ученым. Но война всё перевернула.
– А почему именно палеонтология?
– Я хотел стать геологом, меня влекла романтика путешествий. Где-то в пятом классе после разговора с отцом я решил идти на геофак МГУ. И тут я случайно узнал, что в МГУ при геологическом факультете есть геологический кружок, но туда принимали с седьмого класса, а я пошел в пятом. Но на это посмотрели сквозь пальцы, и мне там было интересно. Однажды я встретился на одном из карьеров под Москвой с Антоном Александровичем Эрлангером. Он был сборщик ископаемых организмов для фабрики «Природа и школы» и составлял палеонтологические коллекции для школ, для университетов, был очень этим увлечен. И вот он тут же стал рассказывать нам про палеонтологию. Я это как сейчас помню. Он показал нам мшанок и еще что-то, и мне вдруг стало очень интересно.
Тогда как раз вышла книжка «Курс палеонтологии» палеонтолога Давиташвили. Она была очень интересно написана, хорошим русским языком. Я купил эту книжку, летом засел и из дома не выходил, пока ее всю не прочитал. Все ребята разъехались по лагерям, а я на велосипеде поехал на Москву-реку и стал собирать аммонитов, белемнитов, всё что попадалось. И по этой книжке как-то предварительно определял.
– То есть вас увлекла живая геология?
– Да, живая геология и живая, точнее оживляющая, палеонтология. Оживляющая, потому что палеонтологи виртуально оживляют вымершие организмы при их изучении. А зоологи, например, наоборот, для этого умертвляют живые организмы. Так мы дополняем друг друга. Потом я стал заниматься при Доме пионеров, там был геологический кружок. Потом после восьмого класса я поступил в специализированную геологическую школу, а после школы пошел на геологический факультет, где сразу выбрал кафедру палеонтологии, где и учился, а фактически жил. Так и сложилась моя жизнь – вся в палеонтологии.
– Не жалеете, что именно так сложилась ваша жизнь?
– Ну что вы, конечно, не жалею. От административных постов я почти ушел, весь в науке. Мне это как было интересно, так и есть. Студенты вертятся вокруг меня, аспиранты, что-то ищут, находят, и просто любители передают мне иногда интересные образцы. Так мы и работаем.
Беседу вела Наталия Лескова
