В 1859 г. Дарвину было 50 лет, и на большинстве широко известных портретов автора «Происхождения видов» мы видим солидного седобородого учёного. Между тем Чарльз Дарвин отнюдь не был кабинетным затворником, проводящим всё своё время в окружении книг. В его жизни было место для захватывающих приключений. Кроме обобщающих работ, на счету Дарвина целый ряд интересных полевых исследований, в том числе и палеонтологических. Свою научную деятельность он начал с кругосветного путешествия.

Чарлз Роберт Дарвин. Портрет работы Джорджа Ричмонда, 1830-е годы
Чарлз Роберт Дарвин.
Портрет работы Джорджа Ричмонда, 1830-е годы

Вокруг света за пять лет 

В 1831 г. гидрографическое судно «Бигль» под командованием капитана Роберта Фицроя вышло из Плимута, увозя на борту в качестве штатного натуралиста двадцатидвухлетнего выпускника богословского факультета Кембриджского университета, и взяло курс на Южную Америку. Путешествие заняло пять лет. За это время «Бигль» посетил Канарские острова и острова Зелёного Мыса, прошёл почти вдоль всего побережья Южной Америки, пересёк Тихий океан, зайдя на Галапагосские острова, острова Туамоту и острова Общества, не обошёл своим вниманием Новую Зеландию и Австралию, бросил якорь в южноафриканском порту Кейптаун и вновь направился к побережью Бразилии, откуда вернулся в Англию через Азорские острова.

Пока «Бигль» производил съёмку береговой линии Южной Америки, <br>Дарвин начал строить теории о чудесах природы, окружавших его
Пока «Бигль» производил съёмку береговой линии Южной Америки,
Дарвин начал строить теории о чудесах природы, окружавших его

Побывав во всех этих экзотических странах, молодой Чарльз Дарвин собрал богатейший материал о тамошней фауне, флоре и особенностях геологического строения. Иногда он подолгу оставался на суше и даже совершал длительные сухопутные путешествия, возвращаясь на корабль в условленном месте. В сферу внимания штатного натуралиста «Бигля» попали также ископаемые остатки давно вымерших животных, находимые в земле. В частности, ряд потрясающих палеонтологических находок были им сделаны близ города Баия-Бланка на побережье Аргентины.

Вояж корабля «Бигль»
Вояж корабля «Бигль»

После возвращения «Бигля» в Англию в свет вышел обширный научный труд «Зоологические результаты путешествия на «Бигле»», в подготовке которого участвовали ведущие зоологи и анатомы того времени. В частности, исследованием добытых Дарвином ископаемых млекопитающих занимался Ричард Оуэн, тот самый, что позже прославился изобретением термина «динозавр» и устройством новогоднего банкета в чреве бетонного игуанодона.

 

Кладбище невиданных зверей

На океанском берегу близ Баия-Бланка в толще красной глины Дарвин обнаружил кости гигантских млекопитающих, совершенно непохожих на ныне живущих. Эти находки были им вкратце описаны в книге «Путешествие натуралиста вокруг света на корабле «Бигль»», не такой строго-академической, как «Зоологические результаты» и увлекательной, как роман Жюля Верна:

«Сюда относятся, во-первых, части трёх черепов и другие кости мегатерия, самое название которого говорит о его колоссальных размерах. Во-вторых, мегалоникс — огромное животное, родственное первому. В-третьих, сцелидотерий — также близкое к ним животное; мне удалось найти почти полный скелет его. Величиной он был, должно быть, с носорога; по строению черепа он, оказывается, по мнению м-ра Оуэна, ближе всего к капскому муравьеду, но в некоторых других отношениях приближается к броненосцам. В-четвёртых, Mylodon darwinii, принадлежащий к роду очень близкому, но немного меньших размеров. В-пятых, ещё одно гигантское четвероногое из неполнозубых. В-шестых, крупное животное с покровом из костяных пластинок, очень похожим на панцырь броненосца. В-седьмых, лошадь вымершей породы, к которой я ещё вернусь. В-восьмых, зуб какого-то толстокожего, вероятно макраухении, громадного животного с длинной, как у верблюда, шеей; к нему я также вернусь в дальнейшем. Наконец, токсодон, быть может одно из самых диковинных из когда-либо открытых животных: величиной он равняется слону или мегатерию, но строение его зубов, как установил м-р Оуэн, неоспоримо доказывает, что это близкий родственник грызунов — отряда, к которому в настоящее время относятся по большей части самые маленькие четвероногие; многие черты приближают его к Pachydermata; судя по расположению глаз, ушей и ноздрей, это было, вероятно, водяное животное вроде дюгоня или ламантина, к которым он также близок. Как удивительно признаки всех этих различных отрядов, в настоящее время так резко разграниченных, сочетались друг с другом в различных особенностях строение токсодона!».

Реконструкция таксодона
Реконструкция токсодона
Череп токсодона
Череп токсодона

Древние неполнозубые

Значительная часть найденных близ Баия-Бланка животных относились к отряду неполнозубых, представители которого и ныне обитают в Новом Свете. Но за прошедшие тысячелетия отряд сильно измельчал. Самое крупное современное неполнозубое — гигантский муравьед, достигает в длину 230 см с учётом  хвоста и вытянутой морды и весит около 40 кг.  Своё название отряд получил за то, что зубы у этих животных либо отсутствуют, либо их строение упрощено: нет эмали и корней. Кроме муравьедов современные неполнозубые включают в себя ленивцев и броненосцев.

 

Мегатерии, кости которых Дарвин доставил в Англию для исследования, общим строением тела более всего напоминали ленивцев. Но они далеко не были такими безобидными, как современные представители этого семейства. Длина тела мегатерия достигала 6 м. С учётом того, что эти милые животные, скорее всего имели обыкновение подниматься на задние лапы, опираясь на мощный хвост, зрелище должно было быть впечатляющее. К тому же передние лапы мегатерия были вооружены острыми серповидными когтями до 17 см в длину, так что постоять он за себя мог. Правда, судя по строению зубов, гигантские ленивцы питались растительной пищей, а страшные когти в основном использовали для захвата и притягивания к земле веток.

 

Некоторое время учёные находились в недоумении, по поводу того, какой образ жизни вёл гигантский ленивец, так похожий на современного, проводящего всё своё время свисая с дерева. Как писал Дарвин, «смело, чтобы не сказать нелепо, представление, будто даже в допотопные времена могли существовать деревья с ветвями достаточно крепкими для того, чтобы выдерживать животных величиной со слона».  Сомнения зоологов разрешил Ричард Оуэн. В своём «Путешествии натуралиста» Дарвин упоминает об этом: «Профессор Оуэн высказывает гораздо более вероятную мысль о том, что они не карабкались на деревья, а притягивали ветви к себе, обрывали молодые побеги и поедали листья. С этой точки зрения понятно, что колоссальная задняя часть их тела такой ширины и тяжести, что её едва ли можно представить себе, не видав костей, была им не обузой, а приносила очевидную пользу, и, таким образом, представление об их неуклюжести отпадает. Твёрдо опираясь на землю большим хвостом и исполинскими ступнями, будто треножником, они могли свободно пускать в ход всю силу своих невероятно мощных передних лап и огромных когтей. Крепко же должно было сидеть в земле дерево, чтобы устоять против такой силы!». Хотя в целом мегатерии были малоподвижны, их передние лапы были приспособлены для того, чтобы наносить молниеносные удары, так что скорее всего, желающих охотиться на этих исполинов было немного. Судя по всему, гигантские ленивцы появились на земле около 2 миллионов и вымерли не позже 8000 лет назад.  Мегалоникс, милодон, сцелидотериум были близки к мегатерию по форме тела и образу жизни, хотя и отличались рядом деталей в строении. Дарвин называет этих животным мегатероидами.

Скелет Megalonyx wheatleyi
Скелет Megalonyx wheatleyi
Найденный Дарвином скелет Scelidotherium
Найденный Дарвином скелет Scelidotherium

Совсем другой облик имеет глиптодонт, или гигантский ископаемый броненосец. Останки такого животного Дарвину удалось обнаружить не только в районе Баия-Бланка, но и несколько позже близ города Санта-Фе. На первый взгляд глиптодонт напоминает огромную, размером чуть ли не с носорога, черепаху, в основном благодаря мощному куполообразному спинному панцирю. Натуралист, описывая свою находку глиптодонта, рассказывал, что «внутренность панциря, очищенная от земли, была похожа на большой котёл». Но в действительности, это вовсе не рептилия, а млекопитающее, представитель отряда неполнозубых, довольно близкий родственник мегатерия. Глиптодонты имели короткие конечности, заканчивающиеся широкими, копытообразными когтями. У некоторых видов на хвосте были острые костные отростки, так что хвост напоминал булаву, при помощи которой можно было отражать нападения хищников. Судя по строению зубов, гигантские ископаемые броненосцы питались жёсткой растительной пищей.

Глиптодонт
Глиптодонт

В «Плутонии», одном из популярнейших научно-фантастических романов первой половины XX столетия, автор которого, известный палеонтолог В. А. Обручев, отправил своих героев в страну населённую живыми окаменелостями, описана встреча с глиптодонтом:

«Вдруг геолог заметил у самого подножия холма довольно большой куполообразный бугор, голые скаты которого отливали металлическим блеском... Дойдя до бугра, Каштанов остановился в изумлении — бугор был совершенно голый, лишенный даже малейшей травки, и вся его поверхность состояла из шестисторонних пластинок бурого цвета с тёмными ободками.

Удивлённый геолог попробовал отбить молотком кусочек породы, но молоток отскочил от поверхности бугра.
В надежде, что на вершине бугра будет более трещин, Каштанов полез наверх, что удалось ему не сразу: хотя бугор имел только метра три вишенною, но склоны его были совершенно гладкие. Наверху порода была такая же неуязвимая, поэтому геолог вынул из-за пояса большое зубило, вставил его в бороздку между двумя пластинками и начал бить молотком по зубилу, острие которого постепенно углублялось в породу.

Вдруг сильный толчок сшиб геолога, стоявшего на коленях, и он едва успел ухватиться за зубило, чтобы не скатиться с холма. Толчки продолжались, и Каштанов с недоумением оглядывался. Ему показалось, что вся почва пришла в движение, а деревья закачались.

- Страшное землетрясение! - закричал он своим товарищам, которые были от него на расстоянии сорока шагов. - Вы чувствуете, какие толчки?

Услышав этот возглас, Громеко и Папочкин переглянулись с удивлением. Они не ощущали никаких признаков землетрясения. Но, взглянув в сторону, где находился Каштанов, они были поражены: бугор с геологом медленно перемещался по склону холма.

После минуты недоумения оба побежали наперерез этому странному двигающемуся бугру, основания которого не было видно из-за густой травы. Подбежав ближе, Папочкин воскликнул со смехом:

- Да это исполинская черепаха! Пётр Иванович, вы едете на черепахе!

В это время бугор повернулся в сторону преследователей, которые увидели выдвинувшуюся из-под него довольно длинную шею и противную голову, не меньше бычьей, усаженную мелкими щитками. В раскрытой пасти видны были пластинчатые зубы.

Каштанов, понявший в чём дело, оставил своё зубило забитым в панцирь черепахи, соскользнул с неё и быстро отпрыгнул в сторону. Он заметил теперь быстро двигавшийся огромный хвост, похожий на толстое бревно, удар которого мог переломить ноги.

Животное, почувствовав себя свободным, побежало вдоль склона, его голова и хвост скрылись в траве. Оно опять поразительно напоминало движущийся голый бугор.

После обмена шутками по поводу забавного приключения геолога, принявшего живую черепаху за каменный холм, а её движение за землетрясение, Каштанов заметил товарищам:

- Я полагаю, впрочем, что это была совсем не черепаха, а глиптодон, животное из семейства броненосцев, водившееся на земле в плиоценовую эпоху третичного периода наряду с огромными муравьедами, гиганскими ленивцами, мастодонтами и громадными носорогами. Остатки этих животных найдены в изобилии в Южной Америке».

 

Дарвина чрезвычайно поразило обилие разнообразных ископаемых животных в Южной Америке. Описанные выше девять находок он сделал на совсем небольшом участке, площадью менее 200 кв. м.  Дарвин писал, что «это свидетельствует о том, как многообразны должны были быть древние обитатели этой страны». Впрочем, он полагал, что обнаруженный им особо богатый ископаемыми костями участок, был эстуарием древней реки, выносившей к побережью вместе с илом трупы случайно погибших животных.

 

Мастодонты и каменный лес

Скопление ископаемых костей близ Баия-Бланка – самая богатая, но далеко не единственная палеонтологическая находка, сделанная молодым Чарльзом Дарвином в ходе кругосветного плавания. Немало интересного удалось обнаружить, во время небольшого сухопутного путешествия из Буэнос-Айреса в Санта-Фе. О тамошних находках натуралист рассказывает следующее: «Помимо целиком сохранившегося зуба токсодона и множества разрозненных костей я нашёл, один возле другого, два громадных скелета, рельефно выступавших из отвесного обрыва над Параной. Впрочем, они совершенно истлели, и я смог извлечь только небольшие обломки одного из коренных зубов; но и это уже было достаточным указанием на принадлежность остатков мастодонту, вероятно того же вида, что и тот, который населял, должно быть, в прошлом в таких громадных количествах Кордильеры Верхнего Перу. Люди, перевозившие меня на челноке, говорили, что давно знакомы с этими скелетами и не раз недоумевали, как они туда попали; чувствуя необходимость в какой-то теории, они пришли к выводу, что мастодонт подобно вискаше рыл норы в земле!».

 

Животные, о которых идёт речь, принадлежали к отряду хоботных. Неискушённый в зоологии человек, если бы ему довелось повстречать мастодонта, мог бы принять его за слона, но в действительности это древнее хоботное имеет ряд существенных отличий, как от слона, так и от мамонта, в частности, в строении зубов. Мастодонтов даже не относят к семейству слоновых, а выделяют в отдельное семейство.

 

По высоте мастодонты уступали мамонтам и современным слонам (самые крупные из обнаруженных на сегодняшний день животных достигали 3,5 м в холке), но, по-видимому, отличались большей массивностью.  В отличие от слонов, некоторые виды мастодонтов имели не одну, а две пары огромных бивней — в верхней и в нижней челюсти. Бивни были загнуты гораздо меньше чем у мамонта, у ряда видов — почти совершенно прямые. Самые длинные из когда-либо найденных бивней мастодонта достигают 5 м. При высоте 3,5 м их обладатель, вероятно, представлял собой весьма причудливое зрелище.   Когда-то представители этого семейства населяли как Старый Свет, так и Новый, но в Европе они вымерли гораздо раньше, чем в Америке.

Мастодонты (реконструкция)
Мастодонты (реконструкция)
Скелет мастодонта, Музей естественной истории Университета Мичигана
Скелет мастодонта, Музей естественной истории Университета Мичигана

Во время своих сухопутных путешествий по южноамериканскому континенту Чарльз Дарвин в числе прочего совершил двойной переход через Анды. Вместе со своими спутниками он вышел из Вальпараисо, направился к горному перевалу Портильо и спустился к городу Мендоса, расположенному по ту сторону хребта. Затем натуралист вернулся в Вальпараисо через перевал Аконкагуа по горной дороге, известной под названием Мост Инков. Пересекая Анды во второй раз, Дарвин наткнулся на ещё один палеонтологический памятник, любопытный образец ископаемой флоры: «...Я ожидал найти здесь окременелые деревья, которые вообще характерны для этих формаций. Ожидание моё оправдалось самым необыкновенным образом. В средней части хребта, на высоте около 7 000 футов, я заметил на обыкновенном склоне выступающие белоснежные столбы. То были окаменелые деревья, из коих одиннадцать были окременелые, а тридцать-сорок других превратились в грубокристаллический белый известковый шпат. Они были обломаны, и оставшиеся пни торчали лишь на несколько футов из земли. Стволы были от 3 до 5 футов в окружности. Они стояли на некотором расстоянии один от другого, но все вместе составляли одну группу. М-р Роберт Броун был настолько любезен, что изучил эти деревья, и нашёл, что они принадлежат к подразделению елевых, но в то же время имеют черты семейства араукариевых, а в некоторых любопытных отношениях сродни тису. Вулканический песчаник, в котором залегали деревья и из нижних слоёв которого они, должно быть, выросли, постепенно скоплялся вокруг стволов тонкими слоями, и камень до сих пор сохраняет следы их коры». 

 

Окаменелости и теория естественного отбора

Среди биографов Дарвина бытует мнение, что именно палеонтологические находки, обнаруженные во время путешествия по Южной Америке окончательно утвердили молодого натуралиста в мысли, что виды изменяются, и определили направление его научных интересов на много лет вперёд. В «Происхождении видов» отведено две специальные главы рассказу об ископаемых останках и о том, как геологическая летопись истории жизни на Земле соотносится с его теорией. Но было бы неверно думать, что дарвинизм базируется исключительно на изучении остатков ископаемых организмов. В такой же, если не большей, мере в его основе лежат наблюдения за ныне живущими видами и разновидностями, а также сопоставление тех и других данных.  Более того, Дарвин сам указывает на то, что изучая лишь окаменелости не просто найти однозначное и очевидное подтверждение эволюционного учения. Следы бесчисленных переходных форм от вида к виду не так-то легко обнаружить. В главе, озаглавленной «О неполноте геологической летописи», сказано, что «геология не открывает нам такой вполне непрерывной цепи организмов, и это, быть может, наиболее очевидное и серьезное возражение, которое может быть сделано против теории».

 

Однако, автор «Происхождения видов» убеждён, что по зрелому размышлению это возражение может быть снято. Прежде всего следует помнить, что лишь ничтожная часть некогда живших существ по счастливой случайности сохранилась до наших дней в виде окаменелостей:

«Никогда не следует забывать замечания Эдварда Форбза, этого замечательного палеонтолога, что очень многие ископаемые виды были установлены и теперь известны по единственному и нередко неполному экземпляру или по немногим экземплярам, собранным на небольшом пространстве. Лишь небольшая часть земной поверхности была исследована геологически, и ни одна местность не исследована с достаточной полнотой, что доказывают важные открытия, которые ежегодно делаются в Европе. Совершенно мягкие организмы совсем не могут сохраниться. Раковины и кости разрушаются и исчезают, если остаются на дне моря в тех местах, где осадки не отлагаются. Мы, вероятно, сильно ошибаемся, если думаем, что осадки отлагаются почти по всему дну моря настолько быстро, чтобы ископаемые остатки могли быть засыпаны и сохраниться». Между тем, есть все основания предполагать, что «период, в продолжение которого каждый вид подвергался модифицированию, хотя и очень продолжительный, если измерять его годами, был, вероятно, короток по сравнению с тем временем, в течение которого вид не подвергался какому-либо изменению», и, следовательно, шанс обнаружить ряд тонких межвидовых градаций весьма невелик.»

Дарвин также говорит о сложности опознания тех или иных видов, как переходных:

«Когда я рассматриваю какие-нибудь два вида, мне трудно преодолеть в себе желание создать в воображении формы, промежуточные непосредственно между этими двумя видами. Но это совершенно неправильная точка зрения; мы должны всегда ожидать формы, промежуточные между каждым данным видом и его общим, но неизвестным предком, а предок, конечно, должен был чем-нибудь отличаться от всех своих модифицированных потомков. Вот простая иллюстрация этого: трубастый голубь и дутыш оба произошли от скалистого голубя; если бы мы обладали всеми промежуточными разновидностями, когда-либо существовавшими, мы имели бы совершенно непрерывный ряд переходов между каждой из этих форм и скалистым голубем, но мы не имели бы разновидностей, промежуточных непосредственно между трубастым голубем и дутышем; не имели бы, например, формы, совмещающей в себе несколько распущенный хвост и немного раздутый зоб, — эти характерные признаки двух только что упомянутых пород... То же и с естественными видами; если мы рассматриваем сильно различающиеся формы, например, лошадь и тапира, мы не имеем никаких оснований предполагать, что существовали когда-нибудь звенья, промежуточные непосредственно между ними, но можем думать, что они существовали между каждой из этих форм и их неизвестным общим предком. Этот общий предок должен был иметь во всей своей организации много сходного и с тапиром, и с лошадью, но некоторыми чертами своего строения он мог значительно отличаться от обоих этих животных, может быть, даже больше, чем они отличаются один от другого. Поэтому во всех подобных случаях мы были бы не в состоянии распознать роданачальную форму каких-нибудь двух или нескольких видов, даже если бы подробно сравнили строение родоначальной формы и ее модифицированных потомков; нам удалось бы это лишь в том случае, если бы мы располагали в то же время почти полной цепью промежуточных звеньев».

Тем не менее, утверждал Дарвин, объединив вымершие и современные организмы в единую систему, можно обнаружить следы перехода одних видов, родов и семейств в другие:

«... Вымершие виды ...могут быть все размещены или в существующие теперь группы, или в промежутки между ними. Что вымершие формы жизни заполняют промежутки между нынешними родами, семействами и отрядами, это совершенно верно; но так как это положение часто игнорируется или даже отрицается, нелишне сделать несколько замечаний по этому поводу и привести несколько примеров. Если мы ограничимся только ныне живущими или только вымершими видами одного и того же класса, мы будем иметь далеко не столь полные ряды, как те, которые получатся, если соединить те и другие в одну общую систему.

...Кювье считал жвачных и толстокожих за два совершенно различные отряда млекопитающих, но с тех пор было обнаружено столько ископаемых звеньев, что Оуэну пришлось менять всю классификацию и поместить некоторых толстокожих в один подотряд с жвачными; например, большое расстояние, разделявшее свинью и верблюда, было заполнено градациями. Ungulata, или копытные четвероногие, подразделяются теперь на парнокопытные и непарнокопытные, но южноамериканская Macraiichenia связывает до известной степени эти два большие подразделения. Никто не станет отрицать, что гиппарион представляет промежуточное положение между нынешней лошадью и некоторыми более древними копытными».

Чарлз Дарвин, фото 1868 года
Чарлз Дарвин, фото 1868 года

Рассуждения Дарвина о ходе развития жизни на Земле содержат выводы, которые его последователи суммировали в ряд законов, активно используемых палеонтологами последующих поколений:

  1. если вид однажды исчез, то он не возникнет вновь (закон о необратимости эволюции);
  2. более специализированная организация потомков, лучше приспособленная к окружающей среде, приводит ко все более усложненным формам (причина прогрессивной эволюции);
  3. определенные организмы могут существовать в определенных условиях, поэтому эволюция является по своей сути приспособительной, скоррелированной с условиями обитания (адаптивная эволюция);
  4. расхождение, или дивергенция, признаков происходит путем расщепления признаков от одной предковой формы (монофилетическая эволюция);
  5. в ископаемом состоянии сохраняется незначительное число организмов (неполнота геологической летописи).