Глава 4. Хрустальные глаза

Глава 4.

Хрустальные глаза

Быть может, даже не стоит и задаваться вопросом, создан ли мир, чтобы было на что взглянуть, или глаза существуют, так как в мире есть на что посмотреть. Но если все же на мгновение задуматься, то неизбежность зрения отступает чуточку назад. Мир наполнен разнообразными сигналами, благодаря которым можно его узнавать: это запахи — химические сигналы, одновременно и тонкие, и вездесущие, это прикосновения, столь же чувствительные к форме, как и зрение, а может, и больше — ведь осязание нельзя обмануть маскировкой или зрительной иллюзией. Вообразите мир, в котором глаза так и не появились — ни у насекомых, ни у рыб, ни у млекопитающих, ни у человека. Это нетрудно — другие чувства возьмут на себя восприятие окружающего. Это будет мир прикосновений, мир щупиков, мир, где ненужные взгляды заменятся лаской. Подрагивание и извивы антенн станут дополнять с обязательностью каждое действие. Здесь эволюция пойдет по другому пути — будут отбираться те органы, которые тоньше других улавливают пролетающие молекулы. Нам и сейчас известны мотыльки, настолько чувствительные к феромонам противоположного пола, что на легчайший дух любовного партнера мотылек пролетает многие километры. В незрячем мире подобная чувствительность будет отбираться и культивироваться: это будет мир тонких нюансов, в котором нам с нашими грубыми лапами места не найдется.

И теперь, глядя собственными глазами в глаза трилобита, вы узнаете родственный взгляд, уходящий назад на сотни миллионов лет. Грустно, что трилобит не сможет вам ободряюще подмигнуть. Мы с трилобитом похожи, но лишь в тот момент (момент в геологическом масштабе времени) геологической истории, когда зародился организм со светочувствительной клеткой. Затем деление и усложнение таких клеток навечно связалось и опечаталось инструкциями, продиктованными нуждами главенствующего в нашем мире световосприятия. Можно ли сомневаться, что, как только зрение стало реализованной возможностью, его носители немедленно были вознаграждены всяческими преимуществами? Пищу можно было распознать по одной только форме, а приближение врага заслоняло весь свет. Естественно, чем яснее можно было увидеть малейшее движение, чем четче различались детали, тем больше награда, тем охотнее поддерживала эволюция любое усовершенствование на этом пути. Теперь имело смысл раскраситься, привлечь внимание брачного партнера. Цвет приспособлен и для другого. Тонкий обман камуфляжа, махинации мимикрии используют всю палитру Природы, являются очевидным логическим продолжением. Без этого момента прозрения природные цвета наляпались бы как попало — мазок красного там, пятно зеленого здесь. Хотя цвет есть случайное свойство многих биологических молекул, но их наборы вовсе неслучайны, зрение задает им роли и содержательно раскрашивает планету.

Глаза трилобита сделаны из кальцита. И это одно выделяет их из всего царства животных.

Посмотрите на кристалл исландского шпата, и вам откроется тайна трилобитового зрения. Потому что для глазных линз трилобиты использовали совершенные кристаллы кальцита — и в этом они уникальны. У других членистоногих формируются «мягкие» глаза, они построены из тех же клеток и органических соединений, что и остальное тело. В пределах этого ограничительного условия существует необъятная масса разновидностей: есть глаза с многочисленными линзами, как у мухи; крупные составные глаза пауков; глаза, видящие в темноте; глаза, отлично приспособленные к яркому солнечному свету. Глаза осьминога прославились своим сходством с глазами позвоночных, их разбирают как наглядный пример конвергентной эволюции в животном мире. Разглядывая, бывало, унылый глаз дохлой рыбы, мы про себя благословляли свои ясные — фокусирующиеся — глаза. И только трилобиты использовали прозрачность кальцита для передачи света чувствительным клеткам. У них глаза естественно продолжали панцирную оболочку. Они сидели поверх щек животного будто в специальных очках, твердых, как и вся раковинка.

Глаза трилобитов состоят из удлиненных призм чистейшего кальцита. У большинства призмы в глазах прижаты сторонами одна к другой. Очевидно, призмы работают как элементарные линзы, точно так же, как в сотовидных глазах других членистоногих каждый шестигранник является отдельной линзой — будь то муха, стрекоза или рак. У трилобита на голове еще один вариант такого же сложного, или фасетчатого, глаза — глаза, составленного из многочисленных зрительных модулей, которые, взявшись за дело вместе, рисуют портрет окружающего мира. Каждый зрительный модуль является линзой. И отличие трилобита от остальных только лишь в том, что линзы у него каменные, сделанные из твердого минерала. Если сказать: «трилобит смотрел на меня каменным взором», то в этих словах прозвучит совершенная правда. Здесь припоминаются странные строки одной из самых странных пьес Шекспира. Из «Бури»:

Кораллом стали кости в нем.

Два перла там, где взор сиял.

Он не исчез и не пропал,

Но пышно, чудно превращен

В сокровища морские он.

Вот похоронный слышен звон²⁰.
Если обратиться назад, к «чудесным превращениям» трилобитовых эпох, то ничего более удивительного, чем кальцитовые линзы трилобитов, не найти. А перламутр с точки зрения химии оказывается все тем же немигающим глазом трилобита — это просто другая версия карбоната кальция, хотя перламутр не проводит свет, а художественно отражает его. Шекспир полагал, что жемчуг тусклый, и намекал таким образом на изменения мертвого тела — мертвый, но глаза есть, и все видят, отсюда и странность этого предложения. Трилобит смотрел на подводный мир мозаичными кальцитовыми линзами, и, в отличие от мертвого отца, его глаза читали мир сквозь живой камень.

Глаза трилобита были ориентированы таким образом, что кристаллографические оси с проходили вдоль длинных сторон составляющих их призм. В большинстве случаев эти оси образуют прямой угол к поверхности глаза. Если вы посмотрите сверху на поверхность отдельной линзы (ну, хоть с помощью увеличительного стекла — тоже линзы), вполне возможно, что трилобитовая линза посмотрит на вас. Посмотрит — это, конечно, иносказание, линза не может смотреть сама. Но она пропустит сквозь себя лучи света в определенном направлении. Глаз трилобита в общем и целом представляет собой комплект отдельных крошечных удлиненных линз, и каждая из них направлена чуть-чуть иначе, чем соседняя. В длинном полукруглом глазу собраны сотни и даже тысячи таких линз. Некоторые из них направлены осями с вперед, а у других ось с смотрит в сторону, у третьих — назад. Если представить, будто все оси с выходят из центров своих линз, получится что-то вроде подушечки для иголок. А крупный глаз превратится в настоящего ежа или, если хотите, в дикобраза, покрытого воображаемыми иглами, где каждая игла имитирует направление светового луча, который может пройти сквозь «свою» призму. Сравним их, например, с пучком стрел, каждая из которых нацелена на свою мишень.

Вот так работает глаз трилобита: лучи света проходят через кальцитовые линзы в одном только избранном направлении — вдоль главной кристаллографической оси с. Светочувствительные рецепторы лежат внутри глаза

Каждая линза вносит свой светлый лучик понимания в общую картину мира, каждая обозревает малюсенький, но закрепленный только за ней участочек окружения. Вполне возможно, что глаза трилобитов работали так же, как и глаза современных членистоногих. Поэтому можно ожидать, что в основании каждой линзы найдется чувствительная клетка, которая ответит должным образом на световой сигнал. Но эти клетки столь же нежны и эфемерны, как долговечны и крепки лежащие поверх них каменные линзы. Они не сохраняются в ископаемом состоянии²¹, но обязательно должны были быть — без них физический свет не превратить в живой образ. Свет сам по себе не переводится в понимание, это всего лишь пятна, скопированные бездушной поверхностью. Информация должна быть собрана нервами, а затем они должны передать ее в аналитические нервные центры. Без этого кусочки изображения, переданные элементарными линзами, будут перемешаны в мозаичный хаос, где фрагменты первобытного мира, чуть отличные один от другого, накладываются друг на друга, поворачиваются, мешаются. Разрешение такого зрительного устройства должно зависеть в некоторой мере от числа линз. Чем больше линз, тем детальнее выглядит изображение, если, конечно, нет ограничений в количестве воспринимаемых импульсов. Поэтому неудивительно, что у некоторых трилобитов невероятное число крошечных линз.

Одно из самых трудных предприятий, за которые я когда-либо брался, был подсчет линз в большом глазу трилобита. Для этого я сфотографировал глаз под разными углами, а затем отпечатал снимки с большим разрешением, чтобы стала видна каждая линза. Это были гигантские фотографии. А потом я начал считать — один, два, три, четыре… и так до ста, до двухсот. Сложность в том, что если при подсчете отвлечься хоть на мгновение или чихнуть, то тут же забываешь, на какой линзе остановился, и тогда надо начинать снова — один, два, три… Скрежещут зубы, сыпятся проклятья, произносятся всуе святые имена. В конце концов я решил прокалывать булавкой дырочку на каждой посчитанной линзе на фотографии, чтобы не считать ее дважды. Беда теперь поджидала меня при переходе от одной фотографии к другой: на какой линзе я остановился и как мне ее отличить от других? И в каком месте следующей фотографии она оказалась? Может, эта та, с маленькой трещинкой, или другая, которая вроде чуть больше соседней? Это задание великолепно подходило для страдающих бессонницей. Я насчитал около трех тысяч, после чего дал сам себе клятвенный обет больше никогда не ввязываться в подобную затею, а просто считать линзы на маленьком участочке глаза, а потом, призвав все свои арифметические познания, прикинуть общее число.

Среди множества видов трилобитов есть такие, у которых всего несколько линз в глазу, а есть и другие, у которых число линз доходит до нескольких тысяч. Без сомнения, так же варьировала и острота зрения. Но было их мало или много, все линзы без исключения проводили свет вдоль оси с кристалла кальцита, из которого они были сделаны.

Из этого следует интересное заключение. Если мы знаем, откуда падал свет на проводящую линзу, то закономерно знаем, куда трилобит смотрел. Оберните назад стрелочки осей с, и они направятся наружу, в воды морского мира, окружающего трилобита, пронизывая каждый предмет в поле его зрения. Поэтому нам нужно просто суммировать все линии единичных «взглядов» от каждой линзы, и мы поймем, что животное знало о своем мире. Мы можем взглянуть на мир глазами трилобита и увидеть его таким, каким видел мир трилобит сотни миллионов лет назад. Хрустальные глаза были нарочно настроены, чтобы наблюдать те первобытные сцены. Если в глазах линзы были собраны в горизонтальные линии, то их обладатели предпочитали видеть горизонт; выпуклые глаза с многочисленными линзами представляли обладателю более широкий обзор. Посмотри, куда обращены линзы, и узнаешь, какие пространства охватывал взглядом трилобит. Первым взялся исследовать поле зрения (а можно было бы сказать «и точку зрения») трилобитов Юан Кларксон, профессор Эдинбургского университета. Юан часто говорил «гляделки», а не глаза, и он, конечно, имел в виду строчку из песни:
Джипер-Крипер!

Куда гляделки выпер?²²

Большинство трилобитов, которые попадались Юану, не могли оглядеть пространство вокруг себя целиком, т.е. на 360°.

Многие предпочитали присмотреться к тому, что находилось впереди. Глаза смотрели вбок и вперед, а часто и немножко назад: они глядели искоса. Почему так? Поле зрения покрывало область, окружающую трилобита, оно похоже на луч фонарика, что скачет по тропе, по кустам вокруг, а в небо ему светить незачем. И мы легко представим, почему трилобиту был удобен именно такой обзор. Большинство трилобитов обитали на морском дне или вблизи него, и именно дно им нужно было видеть как следует. Там, по поверхности дна, стремглав приближался враг, там копошился будущий обед, наполовину скрытый мягким илом, — или уползал, медленно извиваясь, или не спеша семенил по зыбкому осадку. А может, где-то по соседству пристроился и потенциальный брачный партнер, за ним тоже хорошо бы приглядывать. Да еще нужно глядеть в оба, чтобы не пропустить соперника, чтобы он не подкрался и не застал врасплох. Впереди трилобита антенны «ощупывают» воду — ползущему животному нужно учуять малейшую толику запаха, принесенную токами воды, нюхом дополнить то, что видят глаза; обоняние и осязание извечно на вторых ролях у зрения. Это был мир, устроенный на поверхности осадка, днем и ночью все события ограничивались одной полусферой.

И сейчас повсюду на илистом дне существует примерно такой же мир, хотя, конечно, он не того сорта, чтобы тягаться с коралловыми рифами по части эффектности и телевизионных рейтингов. Там в большом разнообразии смиренные черви поедают крупицы органики из осадка, многие роют в нем норки, а другие, наоборот, размешивают его, как кашу в плошке. Там на безобидных вегетарианцев охотятся паразиты и хищники, другие притворяются водорослями, третьи стараются размножиться быстрее всех. В этом мире хитрости умножаются бессчетно, это мир в профиль, где к соседу нужно присмотреться внимательнее, потому что он может оказаться вовсе не тем, кем прикидывается; но в конечном итоге жизнь строится на той богатой органике, которая заключена в осадке. Поэтому трилобита больше всего заботит его непосредственное илистое окружение: он ли охотится, за ним ли охотятся, все равно ему нужно получше вглядываться в зыбкий пейзаж, от чуткости и осторожности зависит его жизнь. Для многих трилобитов глаза служили основным органом восприятия (хотя были и слепые трилобиты). Кого не воодушевят каменные глаза трилобита, победоносно глядевшие на мир за 150 млн. лет до того, как первые растения только начали подготовку к завоеванию суши.

Взгляните внимательнее на глаз трилобита, отметьте в нем соты крошечных линз. Как и многие другие природные формы, линзы шестиугольные. Они, подобно многим кораллам или глазам насекомых и даже лоскутным одеялам, строго следуют законам геометрии. Если маленькие одинаковые объекты свести вместе и тесно прижать друг к другу, они естественным образом преобразуются в шестиугольники. В такой форме давление со всех сторон выравнивается. Центры прилежащих шестиугольников находятся на равном расстоянии один от другого. Поэтому линзы у трилобита в среднем длинные и тонкие — сотые доли миллиметра, кристаллографическая ось с проходит вдоль, но при этом в поперечнике они шестиугольные. Если бы глаз был совершенно плоским, его поверхность выглядела бы удручающе однообразно, как узор линолеума. Но лист шестиугольников изогнулся, геометрия определила новые правила — и вот вы замечаете то тут, то там линзы необычной формы или небольшой промежуток между двумя строчками линз, необходимый, чтобы оформить выпуклость глаза. (Нам всем знакомы эти предписания геометрии, которые невольно исполняешь, заворачивая футбольный мяч в подарочную обертку.) Но даже с учетом этих правил глаза у некоторых трилобитов феноменально правильны — линии шестиугольников закручиваются наискось плавными спиралями снизу доверху.

Юан заметил еще кое-что любопытное: в верхней части глаза располагались линзы меньшего размера. Поверхность глаза — ее называют роговицей — должна была по ходу роста линять вместе с другими жесткими наружными покровами. И глаз тоже рос в согласии с другими частями тела: после каждой линьки в глазу добавлялись новые линзы, затем панцирь снова затвердевал. Новые кристаллы внедрялись в общую массу линз аккурат в верхушке глаза, в зоне роста. Линька за линькой, и все новые кристаллы добавляются в коллекцию глазных линз, все ниже сдвигая прежние поколения вставок; а сами линзы, сдвигаясь вниз, постепенно укрупняются. И эта разница в размерах, между прочим, помогает сформировать выпуклую глазную поверхность. Да, трилобиты дьявольски умно, как сказал бы Эркюль Пуаро, играют с миром кристаллов по правилам геометрии, и ставка в игре — зоркий глаз.

Нам неизвестно, как именно видел трилобит, потому что нервы, обслуживающие зрение, не оставили следов. Похоже на археологический артефакт — можно предполагать, зачем предмет в принципе нужен, но никогда не узнаешь, о чем думал его прежний хозяин. Как бы мы ни старались, трилобит всегда будет сохранять дистанцию: существуют границы близости, которых нам в принципе не преодолеть. Мы можем только догадываться по аналогии с современными членистоногими, что воспринимал составленный сотами глаз трилобита. Апозиционный глаз²³ не дает целостного образа (хотя у некоторых членистоногих глазные линзы организованы так, что вместе создают сложный согласованный образ). Глаз с многочисленными линзами особенно хорошо приспособлен улавливать движение. Если по дну приближается какое-либо существо, это движение зарегистрируют одна за другой множество линз, уловив световые помехи на фоне обычного ландшафта. Если сигнал тревожный, трилобит предпримет спасительные действия: либо свернется в шар, либо удерет поскорее. Смотреть глазами трилобита — значит собирать информацию по кусочкам, так и хочется сказать: по трилобитам. Животное не способно было видеть так, как видим мы, оно воспринимало мир сотней световых пятнышек, словно пуантилист с палитрой из призм.

Глаза трилобита. Голохроальный глаз Pricydopyge (вверху) состоит из многочисленных шестиугольных линз, которые приспособлены улавливать малейшие движения. Специализированный шизохроальный глаз Phacops (внизу), имеет существенно меньше линз, и они сферической формы. Оба типа глаз служили своим хозяевам в конкретных местах обитания и были нацелены на конкретные задачи. (Фотография любезно передана Юаном Кларксоном.)

О хрустальных глазах можно рассказать еще много интересного. Хотя у большинства трилобитов глаза устроены примерно так, как я описал, но имеются и другие, совсем на них не похожие. Вот, например, обычнейший в девонских породах Нью-Йорка и Онтарио, а также Германии и Марокко трилобит Phacops, весь складный и аккуратный, — мы с ним уже встречались на параде в прошлой главе. Марокканского Phacops можно купить за пригоршню монет, совсем дешево. Если вы работаете в большом музее, то чаще всего вы будете сталкиваться именно с Phacops. Его приветствуешь уже как старого приятеля. Всегда приятно посмотреть в его большие серповидные глаза, которые гордо сидят поверх щек, словно выдвижные фары, украшающие радиатор шикарного «порше». Но стойте! Эти глаза особенные. Вместо микроскопических линз, какие с трудом разглядишь только через хорошую лупу, у него они крупные и хорошо видны невооруженным глазом. Они похожи на ряды совершенно круглых шариков — вот уж настоящие перлы «там, где взор сиял». Линзы выстроились в четкие вертикальные ряды с небольшими зазорами между ними, но все же сохранили гексгональную организацию — каждая линза имеет шесть соседей. Перед нами другой пример экономной упаковки, хотя здесь действуют те же принципы, что и для остальных глаз с линзами. Но что поражает — так это безупречная правильность глазных линз. Мы привыкли находить небольшие отклонения в природной регулярности: пятна на шкуре леопарда едва ли повторяют друг друга, не найдется двух змей с одинаковым узором на коже. Но эти линзы! Кажется, их наштамповала машина — такие они ровные и аккуратные, как бильярдные шары в коробке. И еще — этих линз не так много, до сотни, их можно пересчитать по пальцам, скажем, одной семьи, в отличие от бессчетных тысяч крошечных линз в обычном трилобитовом глазу.

И если обычный глаз трилобита представляет собой нечто удивительное, то глаз факопидного трилобита — устройство из ряда вон выходящее²⁴. Можно попытаться узнать об этих глазах побольше: например, разрезать линзу и рассмотреть ее под микроскопом с высоким разрешением. Хотя есть в этом что-то кощунственное — взять такое прекрасное, пусть и давно умершее существо и начать кромсать его голову циркулярной пилой. И нити жемчужных линз, счастливо пережившие сотни миллионов лет, будут в одночасье рассечены.

Но все же сделанные таким образом спилы раскрыли немало необыкновенных секретов. Во-первых, линзы и вправду оказались сферическими или чуть каплевидными. Своим сходством со стеклянным глазом они способны смутить любого. Однажды мне довелось работать с коллегой, у которого был стеклянный глаз: он то и дело в ходе разговора вынимал его, вертел в руках, а затем отправлял на место. Он все равно им не видел — держал ли он глаз в руках или покоился глаз в глазнице, а вот шизохроальные глаза, пусть и стеклянные, были, напротив, в высшей степени функциональны. Их нельзя было вынуть или заменить, они были впечатаны в саму матрицу глаза (хотя, как и все другие твердые части панциря, тоже должны были линять). Во-вторых, между линзами, как правило, помещалась небольшая перегородка, простенок, который преграждал путь свету, идущему от одной линзы к другой. Часто линзы как будто немного вдавлены в вещество глаза, поэтому промежутки между линзами кажутся чуть-чуть набухшими. Оптическое устройство этих линз настолько хитроумное, что возникает сомнение, а действительно ли его носитель такой древний. Но сомнение приходит потом, а сначала просто удивляешься: ведь находясь в середине исторического пути, какой проделало зрение от светового пятна у червя до телескопа, ожидаешь обнаружить нечто недоразвитое или по крайней мере напоминающее заурядные глаза низших животных. Но глаз Phacops — нечто совершенно неожиданное, точно так же как если бы стародавний драндулет вдруг выиграл ралли. Мало того, что линзы каменные, так еще и оптика в них редчайшего типа. Понятно, что эти глаза настроены особо. В современной фауне им аналогов нет. Хотя один исследователь обратил внимание, что глаза личинок муравьиных львов по форме напоминают трилобитовые, правда, они сделаны не из кристаллов кальцита. В 1972 г. другой исследователь, Кеннет Тове, — он работал в Смитсоновском институте в Вашингтоне — с исключительной наглядностью показал, на что способна факопидная линза. Он сделал фотографии с использованием этой линзы.

Если прийти в Смитсоновский институт с научными целями, то сначала нужно влиться с толпой через центральный вход, потом вывернуться из толчеи и найти сбоку телефон, и по звонку вас заберет оттуда коллега, до поры находившийся за сценой. Не пройдет и нескольких минут, как вы войдете в незаметную дверь и окажитесь в прохладном замкнутом мирке вдали от городской суеты, среди шкафов и коллекций. Когда здесь работал Кен Тове, из его кабинета был виден через дорогу дворик здания ФБР. Посетителей-смитсоновцев пускали туда обедать — и настолько скучными оказались те обеды, что впору посмеяться над истерией по поводу шпионов и пятой колонны. Кен вставил в фотоаппарат трилобитовую линзу вместо обычной и сделал несколько снимков этого здания: получилось вполне узнаваемо. Что за прекрасный способ воздать должное Эдгару Гуверу (бывшему до 1972 г. директором ФБР) — сфотографировать его рабочее место через глаз древнего ископаемого! Следующую фотосессию Кен посвятил пуговицам — модным тогда пуговицам с разными рожицами. И пуговицы ухмылялись с фотографий Кена. Стало совершенно ясно, можно даже сказать — кристально ясно, что факопидные линзы могут фокусировать объекты разного размера и на разном расстоянии. Они видели больше пространства, чем множество мелких линз обычного типа, причем изумительно четко. Это были блестящие образцы оптического конструирования, выполненные из самого распространенного минерала — кальцита.

Немного позже Юан Кларксон и Рикардо Левисетти разгадали, как все это работает. К тому времени уже было понятно, что Phacops получает зрительные образы какими-то другими способами, не тем, что его родичи, — об этом свидетельствовал и большой размер линз, и их сферическая форма. Линзы были крупные, двояковыпуклые, приспособленные как раз для того, чтобы фокусировать световые лучи. Если взять стеклянный шарик и посмотреть сквозь него на свет, то станет примерно понятно, как факопидная линза преобразует изображение: все кажется перевернутым, искаженным и изогнутым. Но фотографии, полученные через линзу, казались более реалистичными и точными. Как могло такое быть? Если имеется выпуклая линза, то основная трудность — собрать лучи в одну точку, сфокусировать их: лучи проходят через выпуклую форму разное расстояние, разница определяется самой формой и направлением луча, кроме того, они преломляются в зависимости от свойств материала, а значит, отклоняются так или иначе от первоначальной траектории. И в результате фокус смазывается. Как в случае с моим одноглазым коллегой, иметь глаз не означает видеть. Искажения, которые дают выпуклые линзы, имеют специальное название — сферические аберрации.

Рикардо Левисетти был физиком-ядерщиком из Чикагского университета, где каждый, кого ни возьми, — блестящий талант. У Рикардо, помимо всего, оказалась личная страсть к трилобитам, он отдавался ей даже более рьяно, чем иной профессиональный палеонтолог. Юан и Рикардо составляли любопытную пару: добродушный шотландец с богатой непослушной шевелюрой и учтивый, изысканный итальянец. И что они открыли? А то, что Phacops преотлично справился с проблемой сферической аберрации. Юан разглядел нечто вроде плошки внутри шизохроальной линзы трилобита, ближе к ее нижней части, и определил, что эта плошка является частью самой линзы, хотя у нее немного другая структура. В некоторых случаях такие плошки выветривались из линзы, и было похоже, что глаз выглядит как серия маленьких блюдечек. Как показали Юан и Рикардо на тонких срезах линз, в этих зонах с кальцитом что-то происходит: в нем появляются примеси. Некоторые атомы кальция в структуре кальцита могут замещаться атомами близкого по свойствам магния. Из-за сходства атомы магния легко внедряются в кристаллическую решетку кальцита — так переодетый в чужую форму шпион может пристроиться в армии противника. Даже в самом чистом кальците имеются такие скрытые шпионы. Если процесс внедрения магния продолжается достаточно интенсивно, получается так называемый высокомагнезиальный кальцит, у которого другой коэффициент преломления, т.е. свет, проходя сквозь него, отклоняется чуть иначе. Из этого корректирующего слоя и выполнена вложенная внутрь плошка. Толщина высокомагнезиального слоя в линзе меняется с поразительной точностью — как раз так, чтобы скомпенсировать сферическую аберрацию: каждый уклон луча вправо уравновешен угловым склонением и утолщением высокомагнезиальной вкладки влево. Трилобит изобрел то, что в современной оптике называется дублетом, когда два неверных отражения складываются и исправляют друг друга.

Описывая свое открытие, Рикардо тонко упомянул, что трилобитовая конструкция предвосхитила изобретения великих ученых XVII в. — голландца Кристиана Гюйгенса (1629-1695) и французского энциклопедиста Рене Декарта (1586-1650). Они изобрели оптическое лекарство от сферической аберрации линз — компенсирующую вкладку по форме, как ни удивительно, в точности повторяющую плошку в трилобитовых линзах. Это может служить прекрасным примером того, как искусство подражает природе или, скорее, как природа опережает науку -больше чем на 400 млн. лет. Стивен Гулд так прокомментировал это открытие в статье 1984 г.: «Глаза трилобитов… не смогло превзойти по сложности и зоркости ни одно из современных членистоногих… Для меня отсутствие четкого “вектора прогресса” в истории жизни является самым удивительным фактом, заключаемым из ископаемой летописи». Гулд подразумевал, что нам непонятно, как мог трилобит достичь таких передовых оптических успехов; остается ощущение, что членистоногие могли бы приобрести еще более изощренные приспособления, так как с девона до наших дней времени прошло достаточно. Но замечание о прогрессе в истории жизни является интеллектуальной трясиной. Оно стоит на вере в «улучшение», которое само по себе трудно определить. Возможно, трилобита превозносят за его безупречные глаза, но при этом неодобрительно кивают на второсортные ножки. Или удивляются, как при таких-то глазищах можно было допустить бессмысленно тяжелое панцирное облачение. Если погрузить себя в правильное состояние сознания, то легко вообразить, что перед вами не трилобит, а средневековый рыцарь, громоздкий и неповоротливый, но при этом превосходно защищенный. Можно придумать историю о прогрессе, где стремительные изворотливые воины побеждают неуклюжего сэра Факопса, обряженного в ржавые латы. Он получает по заслугам! От прогресса никуда не уйти!

Рисунок, сделанный Юаном Кларксоном и Рикардо Левисетти, показывающий, как высокомагнезиальная вкладка помогает сфокусировать световые лучи

Все это, конечно, неверно. Глаз факопид удивителен, уникален, прекрасен, но как сравнить его со стрекозиным глазом-прожектором, настолько зорким, что он различает жало осы на лету. Я не знаю, лучше он или хуже, чем глаза тех ракообразных, что используют дополнительные посеребренные коробочки, чтобы собирать тусклый придонный свет в точное изображение. Я не знаю, выдержит ли он сравнение с вовсе поразительным ансамблем глаз пауков. Кто возьмется ранжировать прогресс, кто определит меру совершенства? Трилобит, без сомнения, был гражданином своего времени, и его глаза отмечали все насущные проблемы повседневности, вовремя спасая, указывая пищу, и потому эти создания тысячами населяли морское дно. Их глаза были замечательно устроены, но удивляет другое — в том первобытном окружении это передовое изобретение пришлось к месту, и трилобиты были вознаграждены вполне. Мы не можем назвать точное время, когда трилобиты достигли расцвета, а затем их население пришло в упадок или застой. Жизнь устроена как-то по-другому.

Мое собственное увлечение трилобитовыми глазами связано с изучением большеглазых видов. Один из самых необычных трилобитов, которого я обнаружил в ордовикских породах Шпицбергена, был совершенно не похож на привычные изображения трилобитов в статьях и учебниках. Он имел длинное и тонкое туловище, ось занимала большую его часть, а плевральные — боковые — части сегментов превратились в небольшие треугольнички. Но глаза поистине поражали: огромные, раздутые, как пузыри на голове. Не одну неделю я убеждал себя, что нашел верное сочетание свободных щек и кранидия (целого экземпляра не нашлось, так что мне пришлось собирать этот пазл без картинки-подсказки). Но в конце концов сомнений не осталось — глаз стал настолько огромен, что стыковался с краем кранидия почти по прямой линии. И только у него одного из всего выколоченного набора трилобитовых фрагментов имелся такой прямой лицевой шов. Этот глаз теперь точно подходил к своему законному кра-нидию, и в итоге у меня получилось целое животное. И оно еще больше удивило меня. С обеих сторон головы выпучились глаза, и трилобит стал немного напоминать лупоглазых золотых рыбок с капельку гротескным базедовым взглядом; по пропорциям эти «шары» были еще больше — практически вся подвижная щека превратилась в огромный глазище! А дальше? А дальше я назвал это существо Opipeuter inconnivus. С именем помог мой приятель, специалист по классическим языкам, он перевел на греческий фразу «тот, кто таращится» —Opipeuter, a inconnivus означает «без сна, не мигая, неусыпно». Трилобиты, и вправду, не могли мигать.

Мое внимание привлекла еще одна необычная черта. Когда глаза приставились к голове, выяснилось, что они свисают вниз, ниже всего остального тела. Если посмотреть сбоку на других трилобитов — и таких большинство, — то окажется, что брюшко располагается параллельно поверхности дна, где они и обитали; но у Opipeuter все не так. К тому же края щек у него заострены и направлены острым ребром вниз. Тут-то и пригодилась работа Юана, в которой разбирается, куда глядели хрустальные трилобитовые глаза. Глаза Opipeuter, как и у большинства трилобитов, слагались из множества мелких гексагональных линз, а не из крупных сфер, как у Phacops. Сотни сотен линз слепились вместе, чтобы образовать поверхность этих гигантских глаз. Но они отличались от тех направленных в стороны глаз, которые мне доводилось видеть. Естественно, у Opipeuter имелись линзы, повернутые для бокового обзора, были и те, что смотрели вперед. Но еще, помимо этих, обычных, у него было множество линз, смотревших вниз… и вверх, если я не ошибся в своих геометрических построениях. Если учесть, какое у него было обстриженное, экономное туловище, то он мог смотреть и назад; линзы направлены были практически в любую сторону. Не скажешь, что они смотрели, скорее, они пялились, пучились, таращились… Этому трилобиту нужен был, без сомнения, полный обзор. Но зачем? Где в океане необходим круговой взгляд на все водное пространство? Вероятно, я слишком привык думать о трилобитах как о придонных обитателях и потому не сразу понял очевидное. Конечно же, это был пловец! Взлет воображения — и вот мой трилобит взлетел надо дном. Ордовикский океан подарил ему свободу: Opipeuter плыл, и ему нужно было видеть все вокруг. И внезапно я увидел трилобитов совсем по-другому: из тварей, копошащихся в иле, они превратились в завоевателей моря. Они роились в первобытном океане, словно криль в современных морях. Именно потому Opipeuter вытянулся и истончился по сравнению с другими трилобитами, потому-то его строение так мало подходило к жизни в осадке. Ось туловища куполообразно выгибалась, в ее внутреннем пространстве должны были разместиться мышцы, приводящие в движение плавательные ножки. Но на других частях панциря он сэкономил, чтобы не перегружать работающие ножки. Некоторые участки слоев на Шпицбергене состояли почти целиком из этих трилобитов и их родственников Carolinites, поэтому нетрудно представить себе толщу воды, в которой мельтешат тысячами эти создания, поблескивая в бриллиантовом свете, а далеко внизу, на мягком дне, медленно ползет Triarthrus.

Вот такую я предложил реконструкцию древнего ордовикского пловца Opipeuter. Вид сверху и сбоку

Как выяснилось, были и другие трилобиты подобного строения, приспособленные для плавания; например, одноглазого Cyclopyge записал в пловцы один из великих геологов начала XX в. Эдвард Зюсс. Он сравнивал этого трилобита с некоторыми современными большеглазыми ракообразными. Когда я обнаружил это замечание, запрятанное в середине фундаментального трехтомника «Лицо Земли» (The Face of the Earth), я понял, как редки новые идеи, если они вообще есть. Cyclopyge еще компактнее, чем Opipeuter, и туловищных сегментов у него меньше, но глазной отдел представлен полностью, ничего не отброшено. Его остатки тоже находят в большом изобилии, часто вместе с несколькими другими видами большеглазых трилобитов. Я изучал подобных циклопиг в Уэльсе и Богемии. Они захоронены в темных глинистых известняках, которые, как правило, формировались на большой глубине, там, по-видимому, и жили эти трилобиты. В Уэльсе, неподалеку от Кармартена, аккурат, где «замок Мерлина», я сидел под кустом, в мокрой куртке, за воротник стекали капли дождя, а я колотил и колотил сланец — и каков же был мой восторг, когда на меня первый раз блеснул выпуклый глаз Phcyclopyge. Я бы, право, меньше обрадовался, если бы сам Мерлин вышел ко мне из-за куста. Я освободил трилобита из темницы, где он провел 470 млн. лет, а глаза его по-прежнему сияли. В противоположность уэльским породам известняки с Carolinitesw Opipeuter складывались на мелководьях, на это указывают и другие окаменелости, обычные в тех же местонахождениях. Возможно, Cyclopyge со своими соседями плавали на глубине, погруженные в сумеречный свет, a Opipeuter и его окружение предпочитали поверхностные воды, освещенные ярким солнцем?

Я мог бы попытаться ответить на эти вопросы, благо на это нашлись деньги из Фонда Ливерульма. Счастье, что подобные благотворительные фонды все еще существуют и оплачивают так называемые «небесные» исследования, т.е. исследования, не дающие коммерческой или индустриальной выгоды. Вряд ли найдется что-то более «небесное», чем разгадывание тайн оптики вымерших ордовикских тварей. Один из молодых исследователей, Тим Маккормик, несколько лет получал грант Ливерульма, занимаясь вплотную глазами трилобитов. И мы с ним обнаружили, что если измерить с большой точностью некоторые параметры сложных фасетчатых глаз, то можно сделать вывод об интенсивности освещения, к которому глаза были приспособлены. Эти исследования были проделаны на современных видах, но почему бы не попробовать выполнить то же исследование на трилобитах? Тим выбрал несколько экземпляров трилобитов наилучшей сохранности и как следует закрепил их — это было необходимо, потому что требовалось чрезвычайно точно измерить расстояние и угол между соседними линзами. Данные обрабатывались, и получался «глазной коэффициент». Шесть месяцев заняла эта работа. И до чего же мы обрадовались, когда наши предполагаемые поверхностные пловцы получили коэффициент, подходящий для яркого света, а трилобитовые циклопы в соответствии со своим коэффициентом отправлены были в тусклые сумерки глубин. Так нам удалось подсмотреть повседневную жизнь наших любимых животных. Не появилось у нас еще Стивенов Спилбергов, чтобы ожили, задвигались искусные муляжи трилобитов. Каждый может представить себе жизнь трилобитов, как подсказывает воображение, но, может, это и к лучшему — так ярче, занимательней. Теперь ордовикский мир предстает перед нами с такой ясностью, какая привела бы восторг и Адама Седжвика, и Джеймса Холла, и сэра Родерика Мурчисона. Мы видим буквально глазами трилобита тот ушедший мир, наполненный плывущими животными: одни из них охотятся у поверхности за зоопланктоном, другие погружаются в сумеречную толщу, а третьи живут на дне — роются суетятся, переползают с места на место.

В поле зрения попадает еще одно любопытное создание. Среди небольших глубоководных циклопигид можно заметить редких и более крупных животных иного облика. У этого трилобита глаза тоже крупные, но не вспученные кпереди, а уложенные по бокам головы. И сама голова удивительна. Она сверхъестественно длинная, потому что впереди вытягивается в нечто, что можно назвать только рылом или носом. «Нос» является на самом деле передней частью глабели (эта глабель сама по себе сглажена и потеряла все свои борозды) вместе с подстилающей ее расширенной дублюрой; они складываются вместе, образуя рылоподобную структуру, напоминающую нос акулы. Пигидий у него крупный и плоский, как подносик. И сам трилобит красиво сглажен, будто торпеда. Он напоминает мне по форме катер на подводных крыльях, какие в схематичном виде рисуют в учебниках: ему придана такая форма, чтобы уменьшить сопротивление воды. Возможно, форма трилобита служила той же цели? Мне нужен был совет.

Если идти вверх по Эксибишн-роуд от Музея естественной истории, то придешь к знаменитому Королевскому колледжу науки и техники. Издавна Королевский колледж был ведущим институтом, заправлявшим всеми техническими науками: где-то здесь должен находиться главный профессор по технологическим премудростям. И вскоре нашелся ученый, Дэвид Хардвик, который взялся помочь в эксперименте с моими рылоносыми трилобитами (им присвоено довольно тяжеловесное имя Parabarrandia). В лаборатории гидравлики для водяных опытов имелось оборудование на любой вкус — оно-то и пригодилось. Самое простое, что можно было сделать, — поместить модели трилобитов разной формы в натуральную величину в резервуар с прозрачными стенками и пустить ток воды. Если воду подкрасить, то по завихрениям позади трилобитов можно судить о характеристиках обтекаемости этих форм. Большинство моделей, которые мы испытывали, демонстрировали изъяны обтекаемости: например, вода завихрялась позади выпуклых глаз. И стало ясно, почему у Parabarrandia глаза сместились к бокам головы: струйки краски обтекали длинный глаз, подобно прядям мягких волос на ветру. Наглядней доказательства и не придумаешь. Теперь мы будто видели этих животных, легко и красиво обходящих других ордовикских пловцов. Но все же скептикам — а такие были среди коллег — требовались дополнительные доказательства. И тогда мы разработали способ, как измерить сопротивление потоку наших трилобитовых моделей: в слабом потоке плохо обтекаемые модели из-за большего сопротивления должны отклоняться на больший угол, чем хорошо обтекаемые. Здесь потребовался для опыта открытый резервуар. Модели трилобитов подвесили на ниточках, словно наживку на удочках ордовикского рыбака. Затем включили поток и стали измерять угол отклонения моделей с помощью движущегося на рельсах микроскопа. В белом халате и за этим микроскопом я чувствовал себя настоящим ученым. Пока шел опыт, я вышел, чтобы наскоро выкурить сигаретку (тогда я еще курил), и, вернувшись, с ужасом обнаружил наводнение — весь пол был по щиколотку в воде. В голове пронеслось, как меня навсегда изгоняют из Королевского колледжа, а главный профессор с презрением забирает у меня ключи. Трясущимися губами я вызвал лабораторного техника. Он наградил меня таким взглядом, каким смотрят на клиентов автомеханики в мастерских, добрел до середины комнаты и вытащил из пола исполинскую затычку — я таких огромных затычек никогда в жизни не видел. Вода быстро утекала сквозь дыру, а я все стоял с разинутым ртом и смотрел, мокрый и посрамленный. Но так или иначе эксперимент подтвердил гипотезу. В ордовикском океане плавали трилобиты превосходной обтекаемой формы.

Модель плывущего трилобита Parabarrandia, погруженная в резервуар, где имитируется водный поток. Струи краски справа показывают превосходные характеристики обтекания

Но вот что забавно: при всем том, что у трилобитов имелись изумительные и сложные глаза, многие трилобиты могли обходиться вовсе без них — они были слепыми. Значит, от глаз можно было легко отказаться. В некоторых случаях удается даже проследить, как это происходило. У примитивных видов глаза были большими, а в череде видов-потомков или дочерних видов глаза все уменьшались и уменьшались, пока на пути лицевых швов не оставалось ни одной линзы. У некоторых родственников Thnucleus осталось всего по одной линзе на верхушках подвижных щек. Мы с моим коллегой Бобом Оуэнсом из Национального музея Уэльса собирали трилобитов в уэльских местонахождениях, и нам встретилось с десяток или больше видов слепых трилобитов; похоже, они жили в таких условиях, где света не было вовсе, где царствовала тьма. В соответствующем стиле выглядел и сам карьер, где мы собирали трилобитов, — сумрачно-тяжелый, с глинистыми ордовикскими породами черного цвета, видимо, мало изменившимися с тех самых древних времен. И вот мы искали в этом черном карьере черных трилобитов, живших давным-давно в черном иле. Мои глаза, наверное, никогда не обретут былую остроту. Но удивительно, что среди безглазых трилобитов находились вдруг другие — пловцы с огромными глазами. Мы сразу догадались, что они плавали высоко над осадком, в котором рылись незрячие твари. А соединились они уже после смерти. Глаза исчезли, потому что в тех условиях они стали излишним украшением. Эти трилобиты были сродни некоторым пещерным ракообразным, у которых, что ни день, описывают новый вид: блеклые создания, утерявшие все краски тела и яркость глаз. Когда их поднимают на свет, они выглядят нездорово, как клубни, слишком долго пролежавшие в подвале. Они, конечно, не больны, просто избавились от роскоши, ненужной в их темном окружении.

Слепые трилобиты не обязательно обитали в глубоких водах, хотя там они, скорее всего, были обычнейшими созданиями; например, они могли жить в норках. И не обязательно смотреть на безглазых трилобитов как на вырожденцев. Нас учили, что животные в своей геологической истории так или иначе достигают стадии расцвета, а потом следуют виды, которые в конце концов вымирают, — и это стадия упадка. Таковой рисуется бренность человеческой жизни, и этот образ наложен на геологическую историю. Слепых или специализированных созданий можно обозвать выродками или паршивой овцой, совсем как в порядочных семьях называют отпрыска, подцепившего стыдную болезнь и промотавшего семейное состояние. Когда-то этот сценарий эволюционного развития казался мне вполне привлекательным, и, может быть, из-за этого эволюционная история выглядела такой знакомой. Но дело в том, что подобная трактовка была сопряжена с некоторыми не совсем точными толкованиями дарвиновской приспособленности. Думалось так: одни животные были предназначены (в буквальном смысле) для темных склепов, из которых они никогда не выходили, другие, более приспособленные, процветали и дали богатое эволюционное потомство. Но интересно, что я не знаю ни одного примера, когда в ходе исторического развития глаза исчезали, а затем формировались повторно. Совершенно очевидно, что примитивные трилобиты имели глаза, и их потеря всегда без исключения была вызвана последующей адаптацией. И подобно утраченной невинности зрение никогда не появлялось заново. Важно при этом помнить, что все слепые трилобиты были великолепно экипированы для своих нужд и своего времени. Иногда они превосходили по численности своих зрячих свойственников. В Шропшире, в Англии, недалеко от необычного холма под названием Рикен есть речка Шентон, ее берега сложены мягким зеленоватым слоистым сланцем. Эти сланцы покрыты остатками трилобитов Shumardia — миниатюрного создания с шестью туловищными сегментами и глабелью в форме туза пик. Таких много в ордовикских породах Аргентины, я также собирал их сотнями в южном Китае. Миллионы и миллионы их населяли ордовикский мир. Будь у нас моральное право судить об адаптивном успехе на основе этих признаков, нужно было бы учесть еще и те возможности, которые открывает сама природа: вот совершенный трилобитовый глаз со всеми приспособлениями — и вот трилобит, который с успехом его эксплуатирует, добывая пищу и спасаясь от противников, но вот слепой трилобит, отринувший этот совершенный орган, и он в донном мягком иле свою потерю тоже с успехом использует. Прославленное природное богатство складывается из множества адаптации, так есть и так было во времена трилобитов.

В истории о трилобитовых глазах с отчетливостью виден принцип последовательных открытий. Именно так работает наука. По мере того как мы узнаем новое, рождаются и новые вопросы, требующие ответа. От кальцита мы перешли к расчетам, которые утвердили определенные гипотезы. Воображение, конечно, сыграло свою роль, но в отличие от строк Кольриджа «Грезы из сна, несказанный мираж…»²⁵ нам нужно грезы превращать в материальные слова, которые сложатся в научную публикацию. Продвижение в наших открытиях зависело в первую очередь от исследования разных типов глаз, а затем от расшифровки их устройства, от понимания, как они работали. Рассматривая и узнавая разные типы глаз, ученый тоже занимается систематикой, но не так, как таксономист, хотя для той и другой систематики требуется человеческая способность к сортировке вещей. Изучение хрустальных глаз все еще не окончено. Пока я писал эту книгу, подоспела еще одна работа венгерского исследователя, в которой доказывается, что у трилобитов было даже бифокальное зрение!²⁶ Неизвестно, как воспримут идею о бифокальности следующие поколения исследователей. Но зато известно, что в этой области науки будет еще много нового и любопытного. Воображение и тщательность, на которых зиждется любая наука, пока не раскрыли до конца всех секретов: мы ведь помним, что есть глубина знания, а есть глубина понимания.

жүктеу/скачать 4.57 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: