Люси

Истоки рода человеческого

Д. Джохансон. М. Иди.

Часть пятая. Неоконченные дела

Глава 17. Электронные микроскопы, черные дыры и возвращение в Хадар.

Новые методы исследования

Методы исследования, несомненно, будут совершенствоваться, и помощь будет приходить с неожиданной стороны. Датировка с помощью радиоактивных элементов - этот абсолютно непредвиденный луч света, озаривший 60-е и 70-е годы, - была побочным продуктом атомных исследований, которые велись на протяжении тридцати предшествующих лет. Сейчас можно ожидать, что вскоре этот метод станет более надежным и область его применения расширится. Сегодня во многих местонахождениях ископаемых остатков найдены образцы вулканических пород, которые годились бы для датировки, если бы не были сильно изменены и загрязнены. Много лет специалисты по датированию мечтали найти способ их очистки и использования. Этим занялся и Боб Уолтер - коллега Джеймса Аронсона, применявший метод следов распада. Уолтер обнаружил, что каждый вулкан оставляет свой "автограф" в виде определенной комбинации элементов, которые сплавляются в его лаве при определенной температуре и определенном давлении во время извержения, не говоря уже о том, что в районе каждого вулкана состав находящихся в недрах земли пород своеобразен. Поэтому нет двух абсолютно сходных вулканов, каждый оставляет свои "отпечатки пальцев". Уолтер работает над методом идентификации этих "отпечатков", анализируя отдельные зерна или кристаллы из вулканических выбросов.

Если ему удастся освоить этот метод, то он сможет очищать образцы, отбраковывая "плохие" зерна. Это даст огромные преимущества. В Хадаре можно будет точно определить возраст таких сильно загрязненных туфов, как ВКТ-1 и ВКТ-3, - в дополнение к бесценным датировкам, полученным для слоя ВКТ-2, единственного, который можно использовать в настоящее время.

Одна из трудностей со знаменитым туфом KBS в районе озера Туркана заключается в том, что он не только сильно загрязнен, но и расположен не там, где найдены ископаемые остатки. Поэтому, помимо сомнений в точности его датировки, возникает дополнительная проблема - вычислить путем сопоставления стратиграфических данных возраст находок, собранных на расстоянии 30 километров от места залегания этого туфа. Между тем в ряде мест близ озера Туркана имеются следы других вулканических событий различной древности. Если их возраст можно будет определить, крайне запутанная геология этого района станет более ясной.

Подобно тому как "калий-аргоновый аппарат" и масс-спектрометр неожиданно упростили проблему датировки, другой прибор обещает рассказать о том, что ели гоминиды и как двигались их челюсти. Это сканирующий электронный микроскоп. Подобно всякому микроскопу, он дает сильное увеличение, при желании - в несколько тысяч раз. Но его главное достоинство состоит в том, что он обеспечивает поразительную глубину поля зрения. Обычно, когда смотрят через какой-либо сверхмощный увеличитель, видят только один слой, тонкий, как лезвие бритвы. Если микроскоп фокусируют на кожу инфузории-туфельки, то реснички, которые торчат из нее, остаются вне фокуса, и наоборот. В отличие от этого сканирующий электронный микроскоп позволяет получить четкое изображение объектов в гораздо более толстом "слое" трехмерного пространства. Верхняя и боковые части инфузории, реснички, выступающие в разных направлениях, будут видны одинаково хорошо.

Этот замечательный прибор недавно был применен для того, чтобы изучить под большим увеличением поверхности зубов ископаемых гоминид. Доктор Алан Уокер из Университета Джонса Хопкинса пришел к выводу, что отполированные участки, обнаруженные им на зубах массивных австралопитеков и современных шимпанзе, указывают на то, что австралопитеки, как и шимпанзе, питались плодами.

Эта новость вызвала удивление. Об австралопитеках было известно, что они проводили много времени в саванне, на земле, а не на деревьях, ходили на двух ногах. Все это позволяло предполагать, что они были всеядными. Конечно, они питались плодами и, без сомнения, в достаточном количестве, особенно в сезон плодоношения. Но они, вероятно, поедали также много ягод, семян, корней, клубней и наряду с этим пережевывали немало грязи и песка. Если их рацион составляли в первую очередь плоды, как предполагает изучавший их зубы Уокер, то наши представления об австралопитековых и их эволюционном пути неверны.

Второе, более позднее и более основательное исследование зубов гоминид с помощью сканирующего электронного микроскопа было предпринято Элом Райаном, докторантом Мичиганского университета. В исследовании Райана была использована более обширная контрольная группа, чем в работе Уокера. Он изучил большое количество зубов индейцев, добытых в результате раскопок погребальных курганов на Среднем Западе США. Затем он изучил зубы современных эскимосов. В обеих группах он обнаружил следы микроповреждений, сколов небольших кусочков эмали, что было результатом обычной практики представителей этих народов: они использовали челюсти как тиски, зажимая предметы при плетении корзин, разрезании шкур, завязывании узлов, обработке кусков дерева или кости. Сегодня эскимосы пользуются своими зубами так, что это может повергнуть в ужас любого дантиста, - открывают ими канистры с бензином и закручивают болты. Все это служит причиной микросколов.

Затем Райан занялся изучением зубов человекообразных обезьян. Он обнаружил, что шимпанзе благодаря своей фруктовой диете имеют гладко отполированные резцы, а гориллы - нет. Гориллы живут на земле и питаются грубой растительной пищей. К тому же они протаскивают через зубы грубые стебли, снимая с них наружный слой. Из-за песчинок, прилипших к растению, а также из-за абразивного действия содержащегося в растительных клетках кремния на жевательных поверхностях передних зубов появляются легко различимые щербинки и царапины. Даже направление царапин представляет интерес: они идут с внутренней стороны зуба к наружной, ослабевая, как хвост кометы. Зубы гориллы не так отполированы, как у шимпанзе. Гориллы едят меньше плодов, в их рационе слишком много грубой пищи.

Третья форма стертости возникает при измельчении небольших твердых предметов, таких как семена. В результате происходит постепенное обнажение дентина и образование в нем углублений, поскольку дентин мягче, чем эмаль. Человек, у которого дентин обнажен и сильно стерт, может ощутить языком небольшие щербинки на жевательном крае резцов.

Выделив типы изношенности зубов у различных антропоидов и человека, Райан затем исследовал с помощью сканирующего электронного микроскопа зубы Australopithecus afarensis и обнаружил на них все три типа повреждений: микросколы, ямки и царапины. По его мнению, эти ранние гоминиды не питались исключительно плодами, а были всеядными, на что указывали также другие исследования и косвенные соображения.

Райан хотел углубить свой анализ и попытаться определить составные части сложного рациона австралопитековых. Он уже усовершенствовал прибор, с помощью которого можно установить связь между размерами частиц твердой пищи и величиной царапин на зубах. Этот прибор позволил также показать, что различные способы функционирования зубов - перетирание пищи, откусывание, соскабливание верхнего слоя и т. д. - приводят к разному характеру их износа. Если удастся достаточно точно определить размеры кремневых частиц, которые содержатся в различных растениях, то можно будет судить о происхождении микроскопических царапин различной величины на зубах. Райан предполагает начать с человекообразных обезьян, пища которых ему известна. Установив содержание в ней кремнезема, он попытается выявить определенные корреляции. Если ему это удастся, он применит эти данные к австралопитековым, опираясь на то, что известно о характере растительности во время плио-плейстоцена. Кажется почти невероятным, что какой бы то ни было лабораторный метод позволит выяснить, чем обедали животные три миллиона лет назад. Но Райан полон надежд. Другие ученые следят за его работой с большим интересом.