Ричард Прам - Эволюция красоты. Как дарвиновская теория полового отбора объясняет животный мир – и нас самих

В один прекрасный день 2007 года в мой кабинет в Нью-Хейвене явились профессор палеонтологии Йельского университета Дерек Бриггс и его аспирант Джейкоб Винтер. Они хотели показать мне снимок, который Джейкоб получил с помощью сканирующего электронного микроскопа: изображение пера при увеличении в 20 тысяч раз. На этом черно-белом снимке были видны десятки крохотных, похожих на колбаски объектов, уложенных практически параллельно друг другу. «На ваш взгляд, на что это похоже?» – спросили они. «Похоже на меланосомы», – ответил я. «Я же вам говорил !» – торжествующе воскликнул Джейкоб, обращаясь к Дереку. По всей видимости, эта картинка означала для них нечто важное.

Меланосомы – это микроскопические «упаковки» меланиновых пигментов, придающих перьям черную, серую или коричневую окраску. Вот только Джейкоб и Дерек не стали сразу говорить мне, что принесенная ими микроэлектронная фотография была сделана с пера ископаемой птицы, найденной в нижнеэоценовых отложениях формации Фур в Дании. Так что если это действительно были меланосомы, то их возраст составлял примерно 55 миллионов лет .

Меланиновые пигменты, окрашивающие перья птиц, синтезируются в особых клетках – меланоцитах и содержатся в них в виде крохотных, окруженных мембраной органелл, которые называются меланосомами. У птиц меланоциты транспортируют готовые меланосомы в клетки перьев по мере их развития – точно так же, как это происходит с пигментацией волос у человека. Когда особые клетки – кератиноциты, образующие перо, полностью созревают, меланосомы вмуровываются в твердый белок бета-каротин, обеспечивая окраску пера. Меланины – очень древние пигменты, которые присутствуют почти у всех животных. Они разнообразны по химической структуре: например, черная окраска оперения американского ворона [143]( Corvus brachyrhynchos ) и черных волос у человека создается молекулами эумеланина, а рыжевато-коричневая окраска перьев лесного дрозда ( Hylocichla mustelina ) и рыжих волос у человека обеспечивается несколько отличными молекулами феомеланина.

Палеонтологи изучают ископаемые перья с применением электронной микроскопии с начала 1980-х годов. И они наблюдали в них подобные цилиндрические объекты и даже смогли подтвердить, что те образованы углеродсодержащими органическими молекулами, которые химически отличаются от окружающей их геологической породы. Но поскольку палеонтологи в основном сосредоточены на изучении костей, они, как правило, не уделяют большого внимания клеточной биологии. Поэтому, исходя из формы и размеров обнаруженных объектов, они решили, что это ископаемые бактерии , размножившиеся на тканях перьев в процессе их фоссилизации. Палеонтологов очень живо интересуют специфические механизмы фоссилизации разных объектов, потому они отнеслись к этой находке как к очень важному открытию. Хотя на самом деле данная гипотеза не очень правдоподобна. Например, в чем причина того, что бактерии чаще сохраняются в ископаемых организмах, питаясь сухими, твердыми перьями, которые почти не перевариваются, и при этом их никогда не находят в исходно сочных, аппетитных остатках разлагающихся тел? Как бы то ни было, «бактериальная» гипотеза мгновенно стала в палеонтологии признанным фактом, и открытие Джейкоба дало очень вдохновляющую возможность пошатнуть эту догму.

Чтобы проверить, чем именно являются найденные в перьях микроскопические структуры – бактериями или меланосомами, нам нужен был бесспорный пример ископаемого пера с сохранившимся меланиновым рисунком. К счастью, Дерек Бриггс, обладающий энциклопедическими знаниями обо всех ископаемых находках исключительной сохранности в музеях мира, вспомнил о великолепном полосатом ископаемом пере возрастом 108 миллионов лет из формации Крато в Бразилии, которое хранилось в коллекции геологического музея в Лейстере. Этот экземпляр известен тем, что на нем видны удивительно тонкие детали строения пера, включая мельчайшие волокна бородок опахала. Кроме того, расцветка данного пера демонстрирует явные признаки естественной пигментации, которые никак нельзя перепутать с ископаемыми бактериями.

С помощью электронного микроскопа мы удостоверились, что черные полосы [144]на пере в изобилии содержат крохотные «колбаски» длиной в несколько микрон и толщиной примерно в сто-двести нанометров, которые чрезвычайно похожи на эумеланосомы в перьях современных птиц. Напротив, белые полоски ископаемого пера были абсолютно лишены каких-либо подобных структур. Очевидно, наиболее естественное объяснение этого факта заключалось в том, что микроскопические «колбаски» есть не что иное, как сохранившиеся в фоссилизированных тканях пера меланосомы. Каким-то образом в определенных условиях исходная структура меланосом может прекрасно консервироваться в ископаемом состоянии, сохраняя признаки окраски вымерших животных на сотни миллионов лет.