Елена Наймарк: Экспериментально доказано, что даже бактерия может окаменеть и сохраниться в ископаемом состоянии
Ольга Орлова: Внезапное появление множества скелетных животных более 540 млн лет назад принято называть Кембрийским взрывом. Креационисты до сих пор приводят это как аргумент в пользу божественного происхождения жизни на Земле. Но что же происходило с фауной на самом деле? Палеонтолог Елена Наймарк попыталась экспериментально ответить на этот вопрос. С доктором биологических наук, ведущим научным сотрудником Палеонтологического института РАН Еленой Наймарк мы беседуем по гамбургскому счету.
Здравствуйте, Елена. Спасибо, что пришли к нам в студию.
Елена Наймарк: Здравствуйте, Ольга. Я вам тоже очень благодарна, что мне дали возможность поговорить в студии о тех вопросах, которые мне действительно интересны.
Елена Наймарк. Родилась в 1964 году в Москве. В 1988 году окончила биологический факультет МГУ имени Ломоносова. В 1993 году получила степень кандидата биологических наук. С 1993 года работает в Палеонтологическом институте Российской академии наук. В 2000 году получила степень доктора биологических наук. Лауреат премии Раусинга и медали Российской академии наук по биологии. Автор более 150 научных статей по палеонтологии, эволюционной биологии и биогеографии. Член Международной комиссии по стратиграфии кембрия. Участвовала в научных экспедициях в Сибири, Казахстане, Китае, Западной Европе, Америке. Около 20 лет занимается научной популяризацией. Автор научно-популярных текстов для радио "Свобода", портала elementy.ru, журнала "Новый мир". Научный редактор популярных книг в издательствах "Корпус", "АСТ", "Альпина нон-фикшн". В 2015 году за перевод книги "Трилобиты" удостоена Беляевской премии. Вместе с мужем Александром Марковым номинирована на премию "Просветитель" за книгу "Эволюция: классические идеи в свете новых открытий".
О.О.: Елена, вот удивительная история. Вы палеонтолог, который занимается вымершей много-много лет назад фауной, более 500 млн лет назад. И палеонтологи – это ведь экспедиции, раскопки, тяжело, долго, медленно. И вдруг вы заявляете в ведущий мировой журнал "Paleontology" статью с экспериментом. Какие могут быть у палеонтологов эксперименты?
Е.Н.: Это немножко устаревший взгляд: геолог и палеонтолог представляются как такой бородатый мужик, с рюкзаком, с палаткой, костер, а в рюкзаке 50 кг камней. Вот это примерный образ палеонтолога или геолога. Но на самом деле сейчас наука совсем другая стала.
И палеонтологи, и геологи перешли в основном от экспедиций (экспедиции – это, конечно очень важно) к аналитической части. Нам же нужно не только найти что-то, но и понять, откуда это взялось, как это образовалось, что представлял собой мир тогда давно, не говоря уже о более практических задачах и палеонтологии, и геологии.
О.О.: Расскажите подробнее о вашем эксперименте. Что вы сделали, и какова была вообще цель эксперимента, задача?
Е.Н.: Это очень интересная задача. Она касается проблематики кембрийской. Кембрий – это период времени, который действительно датируется, как вы правильно сказали, примерно 540-520 млн лет назад. Что это был за мир? У нас очень мало прямых данных, которые сказали бы нам о том, как он был устроен, что за природа тогда была, какие были моря, какая была атмосфера, что было на дне моря, было ли море вообще.
О.О.: То есть получается, что мы знаем, что во время кембрийского периода произошел так называемый взрыв, появились вот эти скелетные животные, но мы не знаем, где они появились, как, при каких обстоятельствах, что случилось.
Е.Н.: Одна из замечательных задач кембрия – это так называемый Кембрийский взрыв. Замечательное название, очень яркое. И откуда оно вообще возникло? Это в начале XIX века Родерик Мюрчисон, это очень знаменитый геолог.
О.О.: Британский, да?
Е.Н.: Да, британский геолог. Он очень много знал. Он был энциклопедист. И он знал очень хорошо все слои от современности до кембрия, и древние слои, и более молодые. И он обнаружил, что в слоях, которые до кембрия, то есть до 540-530 млн лет назад, ничего нет, никаких ископаемых. А появляются они только на этой границе. И появляется их сразу очень много. Очень много самых разных типов животных: и трилобиты, и моллюски, и брахиоподы, очень много скелетных остатков этих животных. Как будто бы они появились вдруг, как будто бы это был такой акт единовременного творения. И он назвал это Кембрийским парадоксом, или Кембрийским взрывом. И очень долго, примерно до середины XX века, люди так и думали, что все животные, все растения, все водоросли, все живое появилось именно тогда, на границе докембрия и кембрия.
Вот это и есть этот парадокс. Но наука, конечно, очень много всего узнала с тех пор. Все-таки прошло больше 50 лет.
О.О.: Сейчас ученые так не думают, что это произошло вдруг, внезапно?
Е.Н.: Сейчас Кембрийский взрыв называется у нас по-другому. Он у нас называется Кембрийской скелетной революцией. Это тоже что-то такое взрывное, но все-таки не взрыв, это революция. Оказалось, что в докембрии, в слоях, которые лежат ниже кембрия, есть остатки животных. Это остатки мягкотелых животных, что-то типа медуз, актиний, червяков, то, что мы знаем сегодня. Но то, у чего нет у минерального скелета, то, что обычно может остаться в ископаемой летописи – зубы, кости, ракушки, какие-то твердые части. А до кембрия были животные и водоросли, их было очень много, но у них не было скелетов.
И что произошло в кембрии? Все группы животных, все типы животных, и даже водоросли обзавелись скелетами. И стали сохраняться в палеонтологической летописи, и стали попадаться палеонтологам очень часто. Вот такой удивительный эффект.
О.О.: А как же тогда это можно доказать?
Е.Н.: Никто так и не решил эту загадку.
О.О.: Что произошло?
Е.Н.: Что произошло тогда? Когда образовались эти скелеты у животных. Чтобы решить эту загадку, у нас есть подсказка, которую тоже нам дает палеонтологическая летопись. Эта подсказка – это так называемые лагерштетты. Это такое удивительное страшное слово, оно немецкого происхождения. Для русского слуха не очень красиво звучит, непривычно звучит. Но на самом деле просто оно обозначает местонахождения, в которых сохраняются остатки мягкотелых животных, те, которые без ракушек, те, которые без зубов, без твердых частей минерализованного скелета.
О.О.: Эти лагерштетты обладают каким-то специальным составом? Если они там сохранились, значит лагерштетты – это что-то очень специальное? Это как гробницы такие?
Е.Н.: Лагерштетты – это такие удивительные гробницы. Но самое удивительное в них, что они тоже появляются где-то на границе докембрия и кембрия. По логике вещей, если мягкотелое животное, какой-нибудь червяк или медуза, попадает в осадок или на дно моря, первое, что он делает – это разлагается. Мягкие ткани не сохраняются долго. Они обычно исчезают, растворяются за неделю, две недели, в крайнем случае – месяц. После этого не остается вообще ничего. Как могли они сохраниться в ископаемой летописи? Это же великая загадка. Бактерии были, разложение бактериальное, конечно же, происходило, никаких сомнений в этом нет. Потому что на остатках мягкотелых найдены какие-то бактериальные, естественно, окаменевшие структуры. То есть разложение должно было обязательно произойти. Почему не происходило? А почему?
О.О.: Вы знаете ответ на этот вопрос?
Е.Н.: Нет. Но чтобы решить его, можно поставить эксперимент.
О.О.: Палеонтологи пытаются воссоздать тот процесс, который был более 500 с лишним…
Е.Н.: Который начался.
О.О.: Начался в докембрии, когда мягкотелые животные почему-то сохранились.
Е.Н.: Этот эксперимент длился 2 года. И сейчас продолжается. Таких длительных экспериментов пока что поставлено не было. Никаких аналогов у западных коллег нет.
О.О.: А что вы сделали конкретно? Как вы его сохраняли? Во-первых, кого вы взяли? Они же все вымерли. Вы кого брали?
Е.Н.: Мы брали, конечно, современных животных, членистоногих, у которых нет минерализованных частей скелета.
О.О.: Рачков?
Е.Н.: Очень мелких рачков, да. Но нужно сказать, что и в палеонтологической летописи лагерштетты сохраняется на 80% членистоногие. Поэтому такой выбор объектов был осмысленный с палеонтологической точки зрения.
О.О.: То есть вы взяли членистоногого рачка без скелета. И дальше что с ним? Куда вы его поместили?
Е.Н.: Мы взяли высокие проверки со слоем осадка, долили их водой, чтобы воссоздать давление воды. Почему слой осадка? Потому что палеонтологический анализ, седиментологический анализ говорит о том, что все вот эти лагерштетты, местонахождения с мягкотелой фауной сформировались в результате каких-то катастрофических событий – лавина сошла или штормовой выброс вдруг какой-то был. То, что мы знаем, бывает и сегодня. Поэтому мы смоделировали катастрофическое захоронение в слое с осадком, в высоких пробирках, закупорили это все и оставили в темноте на 2 года.
О.О.: Проверяли?
Е.Н.: Конечно. Было же очень интересно. А кроме того, что интересно, научная работа требует постоянной фиксации результатов. Потому что если бы мы этого не делали, не проверяли бы, не отфотографировали бы весь процесс, динамику процесса, нам бы просто не поверил никто, и не взяли бы нашу работу ни в какой уважающий себя журнал.
Поэтому, конечно, должны быть обязательно.
О.О.: То, что вы описываете – это вроде бы так просто звучит. А я не понимаю, почему вы говорите, что ваши западные коллеги не делали и не сделали? Почему этого не сделали палеонтологи давно и повсеместно?
Е.Н.: Это кажется, что это на поверхности лежит. Но на самом деле тут нужно было преодолеть некий догмат, который у всех палеонтологов почему-то утвердился в голове о том, как происходит фоссилизация. Фоссилизация – это образование окаменелостей. Как они образуются? Было такое упрощенное представление, что окаменелость может образовываться, если она пропитывается солями из морской воды, или из окружающих вод. И поэтому все такие эксперименты проводились так: брался какой-то сосуд с морской водой, в которую добавляли определенное количество той или иной соли, фосфорной соли или кальциевой соли, или еще чего-то, а дальше смотрели, будет идти фоссилизация или не будет. Почему-то осадок не участвовал в этих экспериментах. Я не знаю, почему. Во всех учебниках было написано, что фоссилизация должна происходить именно так, а не иначе. Мы, конечно, учебники знаем…
О.О.: То есть успех вашего эксперимента объясняется тем, что вы не боитесь переступать, преодолевать догмы.
Можно ли говорить о том, что принципиально загадка Кембрийского взрыва, Кембрийской революции, как вы сказали, вы теперь правильно называете, можно сказать, что принципиально она решена?
Е.Н.: Конечно, нет. Конечно, нельзя.
О.О.: Так хочется от вас получить "да, мы закрыли тему". Ни один ученый не хочет закрыть тему. Все хотят только открывать.
Е.Н.: Нет. Ольга, мы ее открыли. Как раз-таки наоборот. Мы нашли метод, как можно это исследовать, как можно понять. Мы нашли новый подход для исследования этого вопроса. Потому что старые не работают. Мы пытаемся это понять уже больше 60 лет, и никак не получается. Попробуем по-новому понимать. Подключим химиков, подключим минералогов. Они нам и помогут теперь.
О.О.: Хорошо. А можно ли сказать, что вашим экспериментом вы не вбили очередной гвоздь как ведущий аргумент в борьбе эволюционистов и креационистов. Потому что все-таки, казалось бы, вы сейчас рассказываете: "мы смоделировали процесс, который был более 540 млн лет назад". Но это все так далеко от нас. Почему это так важно? Ведь это кембрийским чудом, креационисты его называют "кембрийское чудо" – это один из существенных важнейших аргументов в дискуссиях о том, как был создан мир. И креационисты очень часто приводят этот пример. Они говорят: палеонтологи, посмотрите, вы столько роетесь в этих карьерах, экспедициях, копаете. Но вы же не знаете: раз – и по мановению появляется такое количество животных. Разве это не чудо? Вы можете теперь сказать, что у вас есть железный аргумент? Не железный, а минерализованный. Наш ответ Чемберлену.
Е.Н.: Этот ответ был дан уже очень давно. И не с помощью наших экспериментов, а с помощью других экспериментов и других исследований. Ведь чудо Кембрийского взрыва перестало быть чудом в 1950-х годах, когда стали находить ископаемые в докембрийских породах все более и более древние. Потом стали находить бактерии в древнейших породах, в архейских породах, в протерозойских породах. Ведь возраст древнейших палеонтологических находок, ископаемых бактерий – это примерно 3.5 млрд лет назад. Какой уж тут Кембрийский взрыв, когда 3.5 млрд лет назад были бактерии?
Сначала думали, что это какая-тот ошибка, потому что как может бактерия сохраниться в ископаемом состоянии? Это казалось нонсенсом.
О.О.: Это невероятно.
Е.Н.: Это невероятно. Бактерия – она же такая маленькая, дунешь – и ее уже нет. Чего тут вообще думать? Какая окаменелость? А оказалось – нет. Это было показано в экспериментах. Было показано, опять-таки, вот вам эксперименты вместо экспедиций рюкзаков с камнями, было показано, что бактерия может окаменеть в течение 15 минут, часа в зависимости от условий. Вот она вам, окаменевшая бактерия. 15 минут – и она уже превратилась в фоссилию. Прекрасно.
О.О.: Помимо вашей научной работы, вы занимаетесь популяризацией. И это с чем связано?
Е.Н.: Популяризация науки, как мне кажется, важна для того, чтобы обозначить место, что есть другое мнение. Аргументируется оно так-то и так-то. А дальше человек в силу своего собственного воспитания, в силу своих индивидуальных задач решает, придерживаться ему этого мировоззрения или выбрать какое-то другое мировоззрение. А убедить человека, который выбрал что-то другое, на мой взгляд, невозможно. То есть с помощью популяризации науки мы просто обозначаем вот это место, эту площадку, на которой некоторая часть людей останавливается.
О.О.: Если вы говорите – переубедить невозможно, зачем вы тогда вообще тратите на это время и свою жизнь?
Е.Н.: Именно для того, чтобы люди знали, что помимо креационистских позиций, например, потому что есть много других, существует альтернатива. Альтернатива неплохая. Альтернатива интересная. Потому что наука – это всегда интересно, это всегда замечательно. И это такое же чудо, как и не наука. И это, я считаю, должен делать популяризатор.
О.О.: А как так получается, что в некоторых научных областях ученые уже настолько далеко ушли и у них такая своя картина мира, а у неспециалистов совсем другая. И вот этот разрыв с годами все больше и больше. Почему так? Мы живем не то что на одной планете, мы живем в одной стране, мы ходили в одни и те же школы. И у людей полярное, просто перпендикулярное представление о мире.
Е.Н.: Я прямо не знаю, как отвечать на этот вопрос.
О.О.: Это проблема? Для вас это проблема? Вас как ученого этого беспокоит, что вы живете с одним представлением о том, как была устроена наша жизнь и так далее, а вокруг ходят люди, которые мыслят совсем иначе? Вас это напрягает?
Е.Н.: Меня лично это совершенно не напрягает. Потому что я считаю, что у каждого человека есть своя жизненная задача, которую он и выполняет тем или иным способом. Если у человека есть задача разработать какое-нибудь лекарство от болезней или выяснить, почему возрастает резистентность бактерий к антибиотикам или выяснить, почему у нас фрукты и овощи в овощехранилище гниют, например, то он будет придерживаться научной точки зрения, потому что с помощью молитв он просто не решит эту проблему. Ему нужно обзавестись пробирками, аппаратурой и встать на определенную позицию.
О.О.: И главное, что определенную систему знаний.
Е.Н.: Определенную систему знаний. Придется ему это сделать.
О.О.: Все-таки после долгой мучительной борьбы ученых и депутатов и чиновников правительство объявило о том, что Россия больше не будет производить генно-модифицированные продукты. При этом, когда вице-премьер Дворкович об этом объявлял официально, он признал, что это было очень долгое мучительное обсуждение, и, конечно, мы знаем, что в правительство немало образованных людей, которые вполне способны воспринять современную научную точку зрения на ГМО, и они в курсе этого. Но, тем не менее, решение принято совершенно не в пользу ученых.
Е.Н.: Мы же не знаем, какие еще там были подключены силы.
О.О.: Все.
Е.Н.: Я уверена, что там шла борьба каких-то экономических и общественных организаций. Научные организации высказали свое мнение. Больше ничего они сказать не могут. Воевать они не могут. Воюют совершенно другие силы. И мы должны это понимать. Я абсолютно уверена, что научная сторона никакую сторону баррикад не принимала. Она просто высказывала некие факты, которые удалось узнать с помощью экспериментов, с помощью анализов, с помощью анализа генов и так далее.
О.О.: Вас лично не пугает, что мракобесие побеждает в таких вопросах?
Е.Н.: Да, меня это, естественно, пугает. Я бы хотела, чтобы это было не так. Но я считаю, что на своем рабочем месте я делаю все, что могу, чтобы этого не случилось.
О.О.: Спасибо. Теперь у нас блиц-опрос, который подразумевает лаконичные ответы.
Какая была самая странная и удивительная находка, сделанная палеонтологом Еленой Наймарк?
Е.Н.: Самую удивительную находку я нашла в шкафу у нас в лаборатории. Это была каменная плита, которая за 15 лет лежания на шкафу покрылась очень тонким, идеально ровным слоем пыли. И поэтому там стали совершенно прекрасно видны все самые мельчайшие трилобиты, которые на этой плитке отпечатались. Там нашлось около 3 тысяч экземпляров, включая самые ранние стадии развития этих трилобитов. И это было удивительно, потому что до этого никто их не находил.
И на одной этой плитке, покрытой пылью и пролежавшей на шкафу 15 лет, я написала монографию, несколько статей. В общем, получилась прекрасная работа. Так что это можно назвать самой удивительной моей находкой, которая была обнаружена на нашем шкафу.
О.О.: А вы же находили во время раскопок следы разных вымерших животных. Если бы была техническая возможность их воссоздать, кого вы бы хотели воссоздать?
Е.Н.: Я хотела бы вообще на машине времени отправиться в кембрий и увидеть, как это все было на самом деле, а не то, что мы представляем себе. Ну хоть на одну секундочку, хоть одним глазком бы это увидеть. Я иногда об этом мечтаю.
О.О.: А из пропавших животных на кого вы бы хотели быть похожим?
Е.Н.: Из пропавших животных?
О.О.: Из вымерших.
Е.Н.: Из кембрийских?
О.О.: Из всех, которые у нас исчезли.
Е.Н.: Вообще, я человек. И поэтому я бы хотела быть похожей на какого-нибудь человека скорее, чем на какое-то вымершее кембрийское животное. Иначе какой же я человек? Я бы хотела быть похожей, пожалуй, на своего дедушку, потому что из всех известных это самый добрый, самый порядочный и самый умный человек, которых я вообще когда-либо знала. Поэтому, если подходить к вашему вопросу с формальной стороны, я бы хотела быть похожей на своего дедушку.
О.О.: Кем он был?
Е.Н.: Он был инженером-строителем и изобретателем.
О.О.: Большое спасибо! У нас в программе была доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Палеонтологического института РАН Елена Наймарк.