Монстры, жившие до нас
Животные исполины всегда завораживали человека. Огромным зверям приписывали волшебные свойства, возводили к ним свою родословную, делали героями мифов и легенд. Там, где не хватало действительности, на помощь приходило воображение. Драконы, птицы рух, киты, на чьих спинах стоят города, змей Уроборос, черепахи и слоны, на которых держится мир, до сих пор жива в сказках и преданиях. Однако геологическое прошлое нашей планеты богата вполне реальными гигантами. Массой они несколько уступают нашему современнику – синему киту, который весит до 150 тонн и считается самым тяжелым из существ порожденных земной эволюцией. Но вот по части размеров его превосходили многие вымершие виды. Конечно, когда говорят о гигантских животных прошлого, первыми на память приходят динозавры, но на Земле хватало исполинов и помимо этих громадных ящеров. Естественный отбор приводил к появлению огромных насекомых, земноводных, рептилий. Некоторые из них стали предками современных видов, другие полностью вымерли, и потому выглядят для нас особенно необычно. Мы поговорим о десятке гигантов, которых уже в живую не встретить никогда.
Меганевра – гигантское насекомое, которое отличается от современных стрекоз особенностями строения тела. Размах крыльев достигал 65 сантиметров. Такие существа поднимались в воздух нашей планеты 300 миллионов лет назад. Впервые гигантизм среди членистоногих связали с графиком изменения газового состава атмосферы, именно после обнаружения останков меганевры в 1880 году во Франции. За 400 миллионов лет до наших дней растения научились вырабатывать прочный полимер – лигнин, который позволяет деревьям расти на десятки метров и не ломаться от ветра. Но когда растение погибало и падало на землю, ни один микроб, грибок или природный окислитель не мог разложить древесину и вернуть ее составляющие в природный круговорот веществ. Нетронутая древесина накапливалась в болотистой почве, постепенно превращаясь в уголь. Из-за фотосинтеза из экосистемы исчезал углерод, а в атмосфере становилось больше кислорода. Членистоногие и прочие существа, чьи размеры ограничивают возможность доставить кислород во внутренние органы, очень скоро превратились в настоящих гигантов. У насекомых это проявилось очень наглядно. Кроме того, состав атмосферы влиял на летные характеристики, меняя аэродинамику.
В каменноугольный период – 359-299 миллионов лет назад – содержание кислорода в воздухе составляла не менее тридцати пяти процентов. Вероятно это и позволяла меганевре достигать таких размеров, но не дало исполинам выжить, когда содержание кислорода уменьшилось.
Артроплевра. Тысячиножка вызывает у многих неприятные чувства даже сейчас, когда умещается на ладони. А теперь представьте тысячиножку длиной 2,5 метра и в пол метра шириной. Такие существа встречались на нашей планете 340-280 миллионов лет назад. Найти ее целиком пока не удалось: фрагменты до 90 сантиметров найдены в Германии, а следы в Шотландии, США и Канаде. Предполагают, что огромное тело делилась на три десятка сегментов, прикрытых пластинами сверху и по бокам. Вероятно, они питались опавшими листьями и другими разлагающимися растительными останками. По подсчетам ученых, артроплевра средних размеров могла съесть за год до тонны растительности. Возможно, она любила папоротник. Исследователи нашли непереваренные споры этого растения. Есть предположение, что маленькие особи были вегетарианцами, а большие могли чередовать растительную пищу с животной, охотясь на мелкую живность.
Вымирание артроплевры связывают со снижением процента кислорода в начале Пермского периода. К этому времени эволюция грибов и микробов позволила им перерабатывать лигнин, и состав атмосферы снова изменился, повлияв на климат и животный мир.
Саркозух императорский. Крокодилы и сейчас достигают внушительных размеров. Известнен экземпляр до 6 метров длиной и весящий до 2 тонн. А вот доисторический хищник – императорский саркозух, плавающей в реках северной части тропической Африки 110 миллионов лет назад, достигал 12 метров в длину и весил 8 тонн. В 1997 году палеонтологи обнаружили в Нигере окаменевшую челюсть, длина которой равнялась росту человека. Весьма вероятно, что питался он не только рыбой, но и небольшими динозаврами. Огромный, очень прочный череп, больше полутора метров в длину, и крепкий панцирь, могли защитить саркозуха от хищных динозавров. На конце верхней челюсти красовался полукруглый нарост, выполняющий роль крючка. Вероятно, внешне это чудовище напоминала современного ганского гавиала, который встречается в Индии и Непале. Но прямых потомков в современном мире у саркозуха императорского нет. Он принадлежал к полностью вымершему семейству рептилий.
А вот родственники современных аллигаторов достигали в те времена 10 метров в длину. Вероятно, на суше такие тяжелые неповоротливые животные не смогли бы существовать, но вода поддерживала их вес позволяя вырастать до таких огромных размеров. Пасть имела закругленную булавовидную форму, что позволяло захватывать крупную рыбу или затаскивать воду добычу с берега. Больше сотни зубов и чудовищная сила укуса, которую оценивают в 15-20 тонн, позволяли удержать мертвой хваткой и перекусить пополам любую жертву. Но современные крокодилы рвут добычу на части вращаясь в воде, саркозух на это был не способен. Перемещался он на четырех ногах, поэтому был подвижен в воде, но медлителен на суше. В лучшем случае он мог делать короткие рывки на небольшие расстояния.
Эгирокассида. Длина современной креветки может достигать 30 сантиметров, а вот 480 миллионов лет назад в древних морях водилась двухметровая креветка эгирокосида. Какой она была на вкус мы вряд ли узнаем, а вот про ее внешность и внутреннее строение ученые выяснили довольно много. Как и современные кит, она выцеживала из воды планктон, но пользовалась для этого сетчатыми отростками на голове. Эгирокосида не очень боялась конкурентов. Остальные представители ее рода, ныне полностью вымершего, были в основном хищниками, к тому же в морях становилось все больше видов планктона. Строение ее тела настолько необычно, что до 1985 года палеонтологи вообще считали будто туловище животных на самом деле морские огурцы, ротовые придатки с зубами принадлежат медузам, а отростки на головах креветкам. Впрочем, на этом научные приключения эгирокосиды не закончились. Довольно долго палеонтологи, опираясь на неполные отпечатки и окаменелости, думали, что у животного на каждый сегмент тела приходилась одна пара гибких лопастей, расположенных по бокам. Оказалось, что на каждом сегменте огромного тела были две пары таких лопасти и они соответствуют верхним и нижним элементам конечностей у современных членистоногих, представленных ныне насекомыми, пауками, ракообразными. А у некоторых видов парные лопасти срастались, именно это позволило назвать эгироксиду древним членистоногим. Весьма вероятно, что именно изучение этой древней твари поможет понять, как развивались конечности у представителей этого семейства.
Ракоскорпион. Ракоскорпион способен напугать своим видом кого угодно. Он напоминал и паука и рака, а длина его тела составляла 2 с половиной метра. Вероятно, предпочитал он пресную воду, поэтому 390 миллионов лет назад его можно было встретить на дне реки или озера. Это исполинское чудовище питалась рыбой. Его размеры установлены благодаря находке окаменелой клешни длиной в 46 сантиметров, которые обнаружили при раскопках в Германии. Некоторые исследователи полагают, что такая длина следствие иного состав атмосферы содержащий 35 процентов кислорода, а не 21 процент как сегодня. Их оппоненты считают, что максимальные размеры определяли другие факторы, такие как механические свойства экзоскелета, перемещение тела в пространстве, дыхание и особенно энергетические затраты на линьку. Возможно дело в малом количестве живущих в ту эпоху позвоночных хищников, в том числе рыб.
Метопозавр. Еще одним любителем рыбы, и в этом смысле конкурентом суперкрокодилов был метапозавр – гигантская плотоядная амфибия с широкой и плоской головой, чья пасть была усеяна сотнями зубов. С поправкой на размеры, его внешность напоминает salamander, хотя родство у них очень отдаленное. Окаменевшие остатки этого существа найдены в Германии, Польше, северной Америке, Африке и Индии. Двухметровый метапозавр, с его слабо развитыми конечностями, наверняка проводил на суше не слишком много времени, предпочитая воду. Он считается прародителем нынешних земноводных, включая лягушек и тритонов. Обычно их останки обнаруживают виде скоплений скелетов крупных особей, которые гибли в высыхающих водоемах. Вероятно, взрослые особи просто не могли передвигаться по земле, потому даже пытались перебраться в соседнее озеро или пруд. Молодые животные обнаруживаются в прибрежной полосе водоема. Вероятно, до определенного возраста они были подвижнее взрослых. Палеонтологи обычно считают, что образ жизни крупных особей был похож на живой капкан: митапозавр лежал, притаившись на дне и совершал резкий бросок когда добыча подплывала близко. Но есть предположение, что митапозавры могли быть активными хищниками. Об этом говорит расположение глаз, предполагающая довольно точную оценку расстояния. Метапозавры исчезли в ходе крупного вымирания, которое случилось около 200 миллиона лет назад. Оно затронуло многих животных, включая крупных амфибий, что открыла динозавром путь господству на планете.
Мегатерий. Мегатерий – это предок броненосца, муравьеда и ленивцы размером со слона. Они были одними из крупнейших наземных животных, чья длина тела достигала 6 метров, а вес 4 тонн. Передвигались они в основном на задних лапах, используя хвост как дополнительную опору. Гигантские ленивцы обитали в основном в северной Америке. Ранние их останки датируются возрастом в 5 миллионов лет, а самые поздние мегатерии могли слышать человеческую речь, ибо исчезли 11000 лет назад. Вероятно, животные были очень сильны, но медлительные, скелет их отличается большой прочностью. Предполагается, что гигантские ленивцы могли срывать зелень с деревьев. Лапы с 17-ти сантиметровыми когтями хорошо приспособлены к этому, а так высоко могли достать немногие животные. Впрочем, движением такой лапы запросто можно было убить, а форма локтей говорит о способности к быстрому взмаху. Вполне возможно, что мегатерии не отказывались от мяса и может даже сражались, используя передние лапы.
“Ужасные птицы” Фароракосовые. Современные африканские страусы достигают высоты до 270 сантиметров и способны бегать со скоростью 60-70 километров в час, но вряд ли они приведут в трепет человека. А вот хищная птица, способна проглотить собаку средних размеров, внушает некоторые опасения. Самые древние останки фароракосовых, прозванных ужасными птицами, датируются возрастом в 60 миллионов лет, последним костям около 2 миллионов. Раньше считалось, что представители этих птиц были уничтожены человеком, но по современным представлениям они вымерли еще до появления людей. Ужасные птицы не летали, зато бегали со скоростью до 50 километров в час и достигали трехметрового роста – добычи было скрыться трудно. Есть предположение, что фароракосовые были хорошими бегунами по прямой, но сильно теряли скорость на поворотах, что давало мелкой и шустрой добычи шансы на спасение. Рвать жертву птицы помогал длинный и загнутый книзу клюв, похожий на клюв современных крылатых хищников. Сильно сжать добычу таким клювом невозможно, а вот нанести сильный удар очень удобно. Возможно, что фароракосовые не брезговали падалью. У представителей этого семейства обнаружен самый крупный череп среди птиц – 75 сантиметров в длину. Фароракосовые найдены в южной и северной Америке. Редкий пример миграции южноамериканских видов на север, после образования панамского перешейка. Самые близкие современные их родственники –южноамериканские птицы из семейства кремовых, чей рост достигает 90 сантиметров.
Титанобоа. 60 миллионов лет назад, после вымирания динозавров, на планете появилась огромная змея – титанобоа. Длина ее тела достигала 14 с половиной метров. Масса превышала тонну. Окаменевшие останки найденные в угольной шахте в Колумбии, были описаны в 2009 году: титанобоа душила добычу также, как нынешние ее родичи удавы и анаконды, но крупнейшие сегодняшние змеи вдвое меньше. Ее добычей могли быть даже крокодилы. Вероятно, змея таких размеров могла поддерживать приемлемую температуру тела только потому, что климат был иным. Ученые спорят насколько он был теплым. По одним оценкам: в тогдашних тропиках средняя температура должна была быть менее 32 градусов по цельсию, иначе огромная змея не могла бы согреться. По другим: он был на 4-6 градусов холоднее, иначе она бы перегрелась. Титанобоа была самым крупным наземным хищником в течение десяти миллионов лет, и эта крупнейшая змея найдена на нашей планете. Для сравнения: самая длинная нынешняя змея –сетчатый питон около 12 метров. Особь живет в неволе, в японском зоопарке. Обычно дикие экземпляры не крупнее 10 метров, а самая тяжёлая анаконда весит меньше центнера.
Мегалодон. Мегалодон гигантская акула, заметно превосходящие размером современную белую и в 30 раз тяжелее ее, бороздила доисторические моря и океаны. Останкам мегалодона от 16 до 20,5 миллионов лет, хотя есть сведения и о других находках с не очень четкой датировкой. Установить точные размеры мегалодона довольно сложно. Как все акулы, они были хрящевыми рыбами, а хрящ сохраняется куда хуже кости, поэтому окаменелых останков совсем немного, в основном ученым достаются хорошо минерализированные фрагменты позвоночника и древние акульи зубы длиной до 18 сантиметров. Мегалодон в переводе с греческого и значит – огромный зуб. 276 зубов располагались в двухметровой челюсти в пять рядов. Челюсти сжимали добычу вдвое сильнее, чем это делает современная белая акула, во многом схожая с ископаемым гигантом. Таким образом, мегалодон, благодаря своим размерам, обладал одним из сильнейших укусов известных сегодня науке. По расчетам, длина крупного мегалодона составляла не менее 16 метров, а вес так и особи оценивался в 47 тонн. Для сравнения: длина самой крупной современной рыбы – большой белой акулы не превышает 12 с половиной метров. Зубы мегалодона заслуживают отдельного внимания: сравнительно тонкие, но очень прочные, в том числе на изгиб, с большими корнями из зазубрины режущей кромкой. Такими зубами можно раскусить что угодно, включая позвонки ребра крупных животных. Гигантские рыбы, в том числе мегалодон, не могут быть быстрыми пловцами. При увеличении размеров, объем тела растет быстрее, чем площадь поверхности, поэтому большие рыбы сталкиваются с проблемой газообмена. Вероятно, у мегалодона был медленный метаболизм и вряд ли этот гигант мог быть теплокровным. Скорее всего он атаковал добычу из засады, таранил ее с огромной силой вместо активного преследования. Погоня требует скорости и выносливости. Многие палеонтологи считают, что это был суперхищник, который охотился не только на рыбу, но и на сравнительно крупных животных. Обнаружено большое количество костей китов с четкими глубокими царапинами оставленными, видимо, укусами мегалодона. Часто зубы находили рядом с такими останками, а то и застрявшими в костях. Мелкую добычу он старался убить, проломив грудную клетку, крупную кусал за ласты и плавники. Впрочем, есть версия, что крупные мегалодоны были скорее падальщиками, а следы зубов оставлены не во время борьбы, а после гибели жертв. При похолодании мелкие моря на шельфе исчезли, изменились течение, океан стал холоднее и это отразилось на кормовой базе мегалодонов. К тому же появились успешные конкуренты – предки современных касаток. Совпадении этих и других факторов привело к вымиранию гигантов. Дольше всего они существовали в южном полушарии. После мегалодонов крупнейшими водными обитателями стали киты. Но так ли все на самом деле? Правда ли, что мегалодон бесследно исчез с лица земли, или от нас что-то скрывают?
Как долго мы проживем?
Наверняка вы хоть раз задумывались о том, как долго проживете. Это, пожалуй, самый важный вопрос, ведь достижение любых ваших целей и наличие в жизни вещей, которые вы любите, зависят от наличия самой этой жизни. А потому, лучшие умы человечества издревле и до наших дней бьются над решением одной ключевой проблемы для всех людей: как победить смерть.
По оценкам некоторых биологов: возможная продолжительность жизни любого организма, в том числе человека, может составлять от 7 до 14 периодов достижения зрелости, которые для человека равны 20-25 годам. То есть, человек в идеальных условиях должен прожить 350 лет.. В реальности, достижению этого возраста, препятствует ряд трудно решаемых проблем. Даже полумифический китайский долгожитель ли Цинъ Юнь, если верить самым смелым преданием, прожил 256 лет, что значительно меньше 350. А документально подтвержденный рекордный возраст составляет только 122 года и принадлежит рекорд француженке Жанне Кальман, умершей в 1997 году.
И все-таки не стоит забывать, что к началу 20 века средняя продолжительность жизни в большинстве стран составляла 30-40 лет, а сегодня около 70. Так что возможно когда-то эти цифры не будут казаться недосягаемыми. А для того чтобы понять, что нам может поспособствовать в достижении столь важной и амбициозной цели, обратимся в прошлое и ответим на вопрос: что помогло за сто лет увеличить длительность жизни практически вдвое.
Во-первых, это изобретение антибиотиков, в частности открытого в 1929 году Александром Флемингом – пенициллина, за что в 45 году он получил нобелевскую премию. Во-вторых, шагнувшие далеко вперед технологии диагностики и лечения неинфекционных заболеваний. Например, пересадка органов при их отказе, инъекции инсулина при диабете или шунтирование сосудов при их сужении. Немаловажным фактором стало и повышение уровня жизни, а именно наличие источников чистой воды и современной канализации с водопроводом, и средств личной гигиены. Да, да, не удивляйтесь – все эти обыденные вещи в начале 20 века вообще не существовали или были не очень распространены, а потому от одной только холеры, вплоть до 80-х годов двадцатого века, умирали миллионы людей в год. Сейчас эта цифра уменьшилась до десятков тысяч, однако не до 0, потому что даже сегодня около миллиарда человек не имеют постоянного доступа к питьевой воде. И тут мы подходим к первому способу продлить жизнь населению Земли: просто обеспечить все человечество всем необходимым. Даже сейчас каждый год миллионы людей умирают из-за отсутствия необходимых лекарств, несмотря на то, что лекарства эти изобретены, а сотни тысяч из-за того, что на рынке лекарств пока не удалось избавиться от подделок. Решение этих проблем, даже не требующие новых научных открытий, уже позволит сделать нашу жизнь более долгой и здоровой.
Дальнейшее развитие медицины должно нам позволить победить болезни ныне считающиеся неизлечимыми, такие как рак, полиомиелит или диабет. На сегодня, исследования в этих областях помогают облегчить симптомы болезни и продлить жизнь пациента с ней, однако лечение пока не найдено. Тем не менее, также как и когда-то туберкулез, бывший когда-то приговором, эти болезни рано или поздно должны начать поддаваться лечению, а поскольку риск заболеть одной из них увеличивается с возрастом, то снижение опасности этого риска повлечёт увеличение продолжительности жизни. И тут мы подходим к следующей проблеме: старение само по себе.
В ДНК клеток изначально заложен механизм старения и умирания, поскольку они могут делиться лишь ограниченное число раз. Для клеток тела человека этот порог составляет 50 делений. Это биологический обоснованный механизм, поскольку со временем у клетки снижается способность к синтезу РНК и белков, необходимых для ее жизнеобеспечения репарации ДНК, то есть восстановление ее после повреждений, а также происходит накопление мутацией. Один из примеров того, что происходит когда старая клетка не умирает – это рак. Клетки которые должны были умереть, вместо этого продолжают делиться, но вместо того, чтобы поддерживать жизнь организму носителя – разрушают его. Кстати, это не единственный пример проблем связанных с клеточным старением. Болезни Альцгеймера или Паркинсона также связаны со старением клеток, но в этом случае вместо усиленного деления, клетки просто перестают выполнять свои функции. Сможет ли человечество когда-нибудь победить старение? Возможно да, потому что некоторым обитателям нашей планеты это уже удалось. На сегодня известно, что бессмертными, с биологической точки зрения, являются гидры и один вид плоских червей, а почти бессмертными, то есть стареющими несравнимо медленно, являются алеутский морской окунь, несколько видов черепах, двустворчатый моллюск Арктика ислантика, красный морской еж, а также сосны и еще некоторые виды деревьев, среди которых были найдены экземпляры, прожившие больше четырех тысяч лет.
Наиболее вероятная версия биологического бессмертия – высокая регенерационная способность, благодаря которой новые клетки организма появляются значительно быстрее, чем умирают старые. Сегодня проводятся активные исследования стволовых клеток. Фактически, это клетки благодаря которым мы появляемся на свет, ведь именно из них образуется все клетки органов и тканей тела. Первая стволовая клетка – это зигота, та самая единственная клетка с которой начинается развитие целого организма. С их же помощи возможно лечение, если не всех, то значительной части заболеваний, связанных со старением. Например, уже сейчас инъекциями стволовых клеток успешно лечат болезни Паркинсона. Тем не менее, старость и болезни это не единственное, что угрожает вам в течение жизни.
Редакция сайта “Лист 25” обобщила статистические данные и определила, что опаснее всего для жизни человека. В десятку самых опасных вещей вошли самые обычные падения с лестницы или на льду, автокатастрофы, случайные травмы и внимание – самоубийство. Каждые 40 секунд кто-то в мире прибегает к суициду. То есть, даже если вам удастся избежать всех рисков на свете, есть вероятность, что под влиянием каких-либо обстоятельств вы расстанетесь с жизнью по собственной воле. Но, что если бы прямо сегодня люди смогли остановить старение, победить болезни и избежать всех иных причин смерти?
При текущем положении дел, радость была бы недолгой. На Земле ежегодно рождается примерно 135 миллионов человек, умирает около 60. И хотя прирост населения все равно велик, если бы люди не умирали – он бы увеличился почти вдвое. Если сегодня люди станут бессмертными, то в ближайшие 25 лет численность населения достигнет 11 миллиардов человек. Цифра, которую многие исследователи называют критической, то есть при таком количестве людей еды, воды и других необходимых для жизнедеятельности ресурсов просто перестанет хватать, и никакие секреты долголетия тут уже не помогут. Так что, если нам и удастся значительно увеличить продолжительность жизни, как минимум нужно вместе с этим придумать и как прокормить, одеть и обеспечить жильем быстрорастущее количество жителей Земли. Однако, даже если мы сможем решить все вышеописанные проблемы, при существующих законов физики нам не удастся благоденствовать вечно.
Наверняка вы на уроках физики слышали про второй закон термодинамики, который сопровождается без апелляционной формулировкой – энтропия возрастает. Что такое энтропия? Проще всего объяснять на примере двигателя: представьте, что вы залили в автомобиль литр бензина. Бензин сжигается, его потенциальная энергия преобразуется в энергию движения автомобиля, а на выходе получаются продукты распада бензина. Однако, даже самые современные двигатели внутреннего сгорания обладают коэффициентом полезного действия или КПД, в лучшем случае 50 процентов. Это означает, что 50 процентов энергии действительно тратится на то, чтобы автомобиль ехал, а еще 50 просто теряется во вселенной. И поскольку ни одного процесса с КПД в 100 процентов пока не существует, даже если бы мы сохранили всю полученную энергию и решили восстановить распавшиеся в процессе сгорания молекулы бензина, это было бы невозможно.
То же самое, но в больших масштабах происходит и со всей вселенной: любой процесс воссоздания какой-либо молекулы требует больше энергии, чем остается после ее разрушения, а значит рано или поздно будет разрушено все. При этом, как доказал в двадцатых годах 20 века астроном Эдвин Хаббл – вселенная постоянно расширяется. С учетом первого закона термодинамики, гласящего, что количество энергии внутри изолированной системы неизменно, это означает, что объем вселенной будет и дальше увеличиваться, а вот количество тепла в ней – нет. Поэтому со временем всё вещество отдаст свою энергию в виде тепла окружающей среде, распадется на мельчайшие частицы и вся вселенная станет однородной и достигнет минимально возможной температуры – минус 273 градусов Цельсия, или Абсолютного нуля. Произойдет тепловая смерть вселенной. Однако это займет очень много времени, миллиарды лет. Так что не бойтесь завтра открыть дверь и увидеть, что вся вселенную за вашим порогом распалась на атомы. А если данная информация вызвала у вас ощущение обреченности, не спешите отчаиваться. Такие обыденные вещи, как привычка смотреть по сторонам при переходе дороги, здоровый сон, употребление в пищу полезных продуктов и занятия физкультурой, помогут вам даже без квалификации ученого-биолога значительно продлить себе жизнь, что я и советую начать делать уже сегодня.