Книга Кости: внутри и снаружи - Рой Милз

Глава 16. Будущее обнаженной кости

Вторая жизнь кости начинается после того, как ее первый владелец ушел в мир иной. На этом этапе своего существования кость рассказывает нам о том, что происходило на Земле в течение последних пятисот миллионов лет – с момента рождения кости. В костяной летописи зафиксировано сто тысяч лет эволюции и культурного развития человечества. А теперь давайте заглянем в будущее. Смогут ли древние кости и дальше дарить нам такие откровения? Мы узнали лишь малую толику того, что они могут нам поведать. Кости превращаются в окаменелости и миллионы лет упорно сопротивляются разрушению, и это поистине поразительно. Возможно, какие-то из этих ископаемых остатков рано или поздно выйдут на поверхность и обогатят наши знания об истории планеты. Даже при одной мысли об этом у меня захватывает дух.

Какая доля ископаемых на сегодняшний день открыта и изучена? Точно не знает никто, но, скорее всего, просто мизерная. Вдумайтесь: археологи и палеонтологи в поисках следов древней жизни полагаются на счастливый случай. Для планомерных и детальных исследований обширных пластов породы, которые существуют на каждом континенте, включая Антарктиду, и содержат окаменелости, нам не хватает достаточного количества палеонтологов, научных грантов и землеройной техники. В некотором смысле это даже к лучшему, так как массовые раскопки попутно уничтожат большую часть объектов поиска. Видимо, специалистам и дальше придется ждать, пока погребенные когда-то сокровища не обнажатся под воздействием природных факторов или не имеющей прямого отношения к археологии деятельности человека.

Вероятно, споры между палеонтологами-любителями и учеными-профессионалами в отношении прав на старые кости никогда не прекратятся. Высказываются предложения придать районам, которые богаты ископаемыми, статус национальных парков или объектов всемирного наследия. Если это будет реализовано, мы сможем открыть новые виды ископаемых организмов и более полные скелеты уже известных нам видов. Таким образом мы максимально расширим свои знания об истории Земли. Настанет день, когда коммерческая торговля ископаемыми будет запрещена; что касается слоновой кости, этот вопрос, к счастью, уже решен.

Термин «палеонтология» придумали двести лет назад. В XIX веке эта научная дисциплина быстро развивалась, однако методы обнаружения, извлечения, документирования и сохранения окаменелостей практически не изменились с момента ее возникновения: исследователи находят кость, бережно раскапывают ее с помощью зубочисток и кисточек, измеряют, описывают, выдвигают гипотезы о связи объекта с предыдущими открытиями и кладут в выдвижной ящик лаборатории или музея. Сейчас некоторые этапы этого процесса модернизируются, и, возможно, это только первые шаги.

Начнем с обнаружения окаменелостей. Не исключено, что в скором времени поиск костей будет выглядеть примерно так: палеонтолог сидит внутри внедорожника с климат-контролем и управляет дронами, которые кружат над исследуемым участком и с помощью искусственного интеллекта распознают кости среди скал. Инфракрасное или другое недоступное человеку зрение справится с этой задачей лучше, чем самый наметанный глаз. Звучит неправдоподобно, но автоматическое распознавание лиц несколько десятилетий назад тоже казалось фантастикой.

Что с извлечением? Роботизированная хирургия уже существует, теперь роботы будут помогать нам и на раскопках. А палеонтолог сможет руководить операцией, сидя в тени под навесом.

Что касается методов измерения и описания находок, серьезные преобразования в этой области уже идут и будут набирать темп. Палеонтологи стараются не нарушать целостность обнаруженных фрагментов костей, поэтому внутренняя структура окаменелостей до недавних пор оставалась неизученной. Рентгеновские лучи с трудом проникают сквозь камень, хотя ученые пытались использовать их для анализа остатков практически сразу после открытия этого метода в 1895 году. Теперь палеонтологи комбинируют мощнейшее рентгеновское излучение (живая ткань поджарилась бы мгновенно) с КТ и получают изображение внутренних очертаний кости неразрушающим способом. Далее применяются методы математического моделирования. Это позволяет сделать выводы о функциональных характеристиках исследуемого фрагмента и организма в целом: например, измерить силу, с которой жевали динозавры, или выяснить, как именно они передвигались. С помощью КТ с высоким разрешением и цифровой обработки данных ученые могут виртуально отделить окаменелость от ее каменной оболочки. Когда эта методика станет широко распространенной, зубочистки палеонтологов превратятся в музейные экспонаты.

Поверхность кости можно отсканировать лазером. Сканеры работают дистанционно, к тому же они портативные и относительно недорогие. Такая технология позволяет изучить найденные окаменелости непосредственно в полевых условиях. Крупные музейные образцы нельзя транспортировать, да и в компьютерный томограф они не поместятся, но их трехмерное изображение тоже можно получить с помощью лазерного сканирования. Далее информацию нужно отправить на 3D-принтер в любой точке планеты – и готово: перед вами копия ископаемого животного, напечатанная с высоким разрешением и легкая. Она не причинит никакого вреда оригиналу и пригодится для обучения и исследований.

В процессе фоссилизации черепа часто оказываются раздавлены и сломаны, дополнительному риску они подвергаются во время извлечения и транспортировки. Для точных анатомических и функциональных исследований необходимо знать исходную форму объекта. В прошлом ученые восстанавливали форму черепа по фотографиям, наброскам и ручным гипсовым слепкам внутренних полостей. В наши дни цифровая реконструкция на основе данных со сканеров позволяет виртуально убрать мелкие дефекты, вернуть на место недостающие фрагменты, правильно расположить разделенные участки и придать объем сдавленным образцам. Бесстрастный компьютер поможет уменьшить количество ошибок, связанных с субъективной трактовкой данных и предвзятостью (не всегда заметной): он применит математические методы и выдаст набор реконструкций, которые ученые внимательно рассмотрят и обсудят.

Ученые и исследовательские институты сканируют образцы, собранные за последние двести лет, и публикуют результаты в интернете. На основе накопленных больших данных специалисты смогут получить точную картину глобальных эволюционных закономерностей, связанных не только с формами скелетов, но и с их функциями и химическим составом. Изучая историю человечества, мы больше не будем слепцами, ощупывающими слона. Свою роль в обработке массивов данных сыграет и искусственный интеллект: он заметит связи там, где люди видят лишь случайности.

Высокотехнологичные методы лабораторного анализа артефактов изменят не только палеонтологию, но и антропологию. Один из примеров – повторное исследование граней каменных орудий, которое проводится при тысячекратном увеличении и уточняет результаты первичной оценки, сделанной невооруженным глазом. Если будут обнаружены микроскопические фрагменты кости, ученые смогут извлечь из них ДНК и изучить ее. Безусловно, масштабные исследования в этой области еще впереди. Другой пример – применение ДНК, выделенной из древних костей, для выявления неизвестных или неверно понятых связей между различными видами вымерших животных. Раньше ученые полагались лишь на грубые физические сопоставления. Этот метод также позволит осуществить детальное химическое сравнение вымерших и существующих видов – например, неандертальцев и людей.