Динозавры в истинном цвете

В магматических породах — исторгнутых из недр Земли высокотемпературных расплавах, остывших и застывших на ее поверхности, — что-либо искать бессмысленно.

^{Ордовикская моноплакофора Kirengella kultavasaensis с рисунком на раковине (диаметр 1 сантиметр); Ненецкий АО; 490 миллионов лет. Музей эволюции, Упсала (предоставлено Александром Губановым)}

Однако вулканические пеплы, мгновенно убивая целые сообщества организмов, сохраняют их рельефные отпечатки в почти первозданном виде. Таковы, например, захоронения разнообразных летающих тварей, со всем своим окружением попавших под пеплопад в озерной котловине, располагавшейся 130–110 миллионов лет назад (середина мелового периода) на северо-востоке Китая. Это местонахождение — Чжэхоль — даже называют «меловыми Помпеями».

Оказалось, что у одних динозавров (Sinosauropteryx и Beipiaosaurus) шкурка была утыкана полыми извилистыми нитями (филаментами) до пяти сантиметров длиной. Они ветвились, подобно перышкам современных птиц, но не имели ни крючков, ни бородок. Другие китайские пти-цединозавры [Protoarchaeopteryx и Caudipteryx) вроде бы носили настоящие перья. Последний выглядел как недо-щипанный индюк — с длинными перьями на передних лапах и хвосте. Но все они имели симметричное опахало и, значит, не годились для полета. Разве что для прохажива-ния перед самкой и ухаживания за ней.

Гистолог Теагартен Лингам-Сольар из Университета Квазулу-Наталь и орнитолог Алан Федуккия из Университета Северной Каролины усомнились в природе филаментов: уж не остатки ли это коллагеновых волокон, прошивающих шкуру любого ящера? Филаменты динозавра синозавроптерикса действительно напоминали отпечатки волокон соединительной ткани, которые образуются, например, при фоссилизации шкуры ихтиозавра. Однако впоследствии точно такие же филаменты были найдены палеонтологом Райаном Маккелларом из Университета Альберты и его коллегами в янтарях мелового возраста. В свою очередь, различные типы оперения динозавров, включая синозавроптерикса, были изучены под руководством геохимика Роя Вогелиуса из Манчестерского университета и физика-ядерщика Уве Бергманна из Национальной ускорительной лаборатории в Стэнфорде с помощью сканирующего электронного микроскопа, рентгеноструктурного микроанализатора и различных рентгеновских спектроскопов. Это позволило не только рассмотреть микроскопические детали перьев, даже в тех образцах, где их остатки не различимы в обычном световом микроскопе и тем более невооруженным глазом, но и обнаружить в них окаменевшие клеточные наноструктуры с закономерным распределением атомов металлов. Эти наноструктуры — феомеланосомы (200–400 нанометров в диаметре) и эумеланосомы (500–900 нанометров длиной при ширине до 300–600 нанометров) — отвечали за цвет оперения. Исследования подтвердили подлинность находок и их целостность — то, что они не являются смешением скелетных остатков различных животных.

Благодаря расположению меланосом перья при жизни иридесцировали — переливались всеми цветами радуги, испуская отраженный свет. Значит, пернатые динозавры представали перед своими партнерами во всем блеске. Позднее подобные исследования позволили восстановить окраску и вымерших птиц. Скажем, у древних гигантских пингвинов (35 миллионов лет), как выяснила группа палеонтолога Джулии Кларк из Техасского университета в Остине, перья были не черные, а серые и рыжие, как у многих других птиц. Современную окраску они приобрели позднее с появлением более крупных меланосом, что было связано с приспособлением всего перьевого покрова к водному образу жизни и высоким нагрузкам при движении сквозь водную толщу.

Узнать о масти древних существ позволяет и анализ ископаемой ДНК. Так, группа молекулярного биолога Майкла Хофрейтера из Йоркского университета исследовала судьбу гена меланокортинового рецептора (MC1R), работа которого связана с окраской перьев птиц и шерсти млекопитающих. Оказалось, что аллели этого гена мамонта отличались от таковых у африканского слона; ген кодировал малоэффективный вариант рецептора, и мохнатые хоботные становились блондинами. Почему бы нет: белый (на самом деле прозрачный) цвет обычен для зимней окраски многих птиц и млекопитающих северных широт, например полярных волков, поскольку прозрачные волоски пропускают солнечные лучи и тело греется (если бы они были темными, то только сами и нагревались бы и при этом быстро остывали на ветру). Исследование пигментов в волосяном покрове мамонта показало, что волоски внешнего из трех его слоев шерсти, самые длинные, были лишены пигментации. Что же до рыже-бурого цвета ископаемой мамонтовой шерсти, то она, вероятно, приобретает его благодаря окислам железа.

Мутация одного из аллелей того же гена у неандертальцев подсказывает, что эти люди были светлокожими и рыжеволосыми. Такую окраску можно считать защитной: в высоких широтах света не так много и, чтобы необходимый витамин D синтезировался в достаточном количестве, свет должен проникать сквозь кожу. Наоборот, денисовский человек, чьи костные остатки были открыты археологами Александром Алексеевичем Цыбанковым и Михаилом Васильевичем Шуньковым из Института археологии и этнографии Сибирского отделения РАН на Алтае, судя по его генам, был смугл, кареглаз и темноволос и на 5 процентов приходился родственником современным папуасам и коренным австралийцам. А ведь добыты все эти сведения были по фрагменту фаланги мизинца восьмилетней девочки, жившей между 35 и 50 тысячами лет назад…

Органические пигменты, которые придают окраску раковинам, панцирям или волосяному покрову, очень нестойкие (а ДНК — и подавно). В остатках ископаемых организмов возрастом в миллионы лет они практически не сохраняются. Исключение составляют смолы, подобные янтарю и природному битуму, в которых консервируются и пигменты. Но не вечны и сами смолы — их предел 220 миллионов лет. Более древние цветные окаменелости — редчайшее исключение.

«Благодаря полярному климату, слабым тектоническим изменениям и большой глубине залегания (1250 метров) раковины моллюсков моноплакофор киренгелла (Kirengella kultavasaensis) из керна скважины, пробуренной в Тимано-Печорском осадочном бассейне, сохранили радиальный рисунок на поверхности, — рассказывает палеонтолог Ольга Константиновна Боголепова, представляющая Кембриджскую программу по Арктическому шельфу. — А ведь им около 490 миллионов лет». Радиальный рисунок на раковинах отражает расположение мускулов, которых у моноплакофор насчитывалось несколько пар: по мере нарастания раковины они смещались и оставили своего рода следы. На сегодняшний день эти морские раковины с северо-востока Европейской России являются древнейшими палеонтологическими находками в цвете. А самые древние звуки — случается в палеонтологии и такое — имеют возраст 160 миллионов лет (среднеюр-ская эпоха): на левом надкрылье кузнечика, получившего красивое имя «архабойл музыкальный» (Archaboilus musicus), сохранился «смычок» — зазубренная жилка, называемая стридуляционной. Трение «смычка» о зеркальце — прозрачную перепонку, окруженную толстой жилкой на правом надкрылье, и создает стрекочущие звуки. Сделав копию этого древнего музыкального инструмента, палеонтологи и биоакустики воспроизвели и стрекотание. Возможно, музыкальный кузнечик даже был зелененьким, но вот в траве он точно не сидел: трава начала расти лишь десятки миллионов лет спустя.

Даже не столь хорошо сохранившиеся надкрылья насекомых, клешни крабов, косточки слухового аппарата позвоночных и другие приспособления животных для воспроизведения и восприятия акустических сигналов позволяют воссоздать мир живых звуков в его эволюции. Стрекотание зазвучало в триасовом периоде (трели выводили титаноптеры — похожие на богомолов прямокрылые), в юрском — кваканье, в меловом — в общий хор влились писк гекконов, щебет птиц и пение цикад.