Мир насекомых изобилует красивыми и ослепительными видами. Серебряные рыбки к ним не относятся. Эти насекомые похожи на крошечные рыболовные грузила своими каплевидными пропорциями и свинцово-серым цветом лица. Они обитают в подвалах и затхлых помещениях, где обгладывают перхоть и книжные переплеты. В отличие от большинства насекомых, у них нет крыльев, и они передвигаются по жизни на брюхе.
Но эти домашние падальщики - это проблески истории до появления млекопитающих или динозавров - взгляд на загадочное первое насекомое, которое, по мнению палеонтологов, чем-то напоминало серебристую рыбку. Это первобытное существо тоже не умело летать. Полет преобразил насекомых, выведя их на траекторию изобилия: Сегодня почти во всех уголках Земли около 10 квинтиллионов насекомых охотятся, опыляют и переваривают пищу. Однако, когда насекомые только появились, таких просторов не было. Крылья - и бескрылость - могут объяснить причину этого.
Сохранившиеся насекомые встречаются во времени и пространстве очень редко, в научной литературе описано менее 10 000 видов. Хотя ископаемых муравьев больше, чем ископаемых динозавров, насекомые, запрятанные в камень и янтарь, составляют лишь малую часть от примерно 5,5 миллионов ныне живущих видов. "Тенденция, которую мы наблюдаем во всех ископаемых, заключается в том, что насекомых очень мало", - говорит Джессика Уэйр, куратор нью-йоркского Американского музея естественной истории, изучающая эволюцию стрекоз.
Дело осложняется еще и тем, что самые древние из возможных окаменелостей насекомых сплющены и малы, что дает возможность интерпретации, но не дает четких ответов. Уэйр говорит, что нередко отдельные сотрудники ее лаборатории приходят к разным выводам относительно одной и той же части тела; то, что под микроскопом Уэйр может выглядеть как окаменевшее крыло насекомого, другому исследователю может показаться ногой, говорит она.
Первые предполагаемые насекомые относятся к девону - геологическому периоду, начавшемуся 420 миллионов лет назад. В 2004 году энтомологи утверждали, что пара челюстей 400-миллионной давности длиной всего в одну десятую миллиметра должна принадлежать самому древнему из известных насекомых. Они также утверждали, что челюсти настолько похожи на челюсти мухи-журчалки, что у этого насекомого, должно быть, тоже были крылья. Но более десяти лет спустя другой дуэт энтомологов повторно проанализировал челюсти и заявил, что у этого экземпляра нет признаков насекомого - вероятно, это было другое ногастое, наземное беспозвоночное, сороконожка, сказали они.
Статус этого животного до сих пор окончательно не определен. Палеоэнтомолог и научный сотрудник Гавайского университета Сандра Р. Шахат считает, что идею о 400-миллионнолетнем летающем насекомом трудно поддержать без ископаемых крыльев, на которые можно было бы указать. По ее словам, фрагмент сложного глаза, обнаруженный по другую сторону Атлантики, более явно напоминает насекомое.
Остаток был найден в Гилбоа, штат Нью-Йорк, среди окаменевших стволов деревьев первого в мире известного леса. Глазное яблоко, которое на несколько миллионов лет моложе шотландской челюсти, "очень, очень похоже, что оно должно принадлежать к Archaeognatha", - говорит Шахат, имея в виду порядок, который биологи используют для классификации щетинкохвостов, бескрылых родственников серебристых рыб, существующих и по сей день.
Палеоэнтомологи утверждают, что первое насекомое Земли, вероятно, было похоже на серебристых рыбок, таких как эти. Фотографии месторожденийНо на протяжении десятков миллионов лет после этого глазного яблока в ископаемых останках насекомых нет ничего. Шахат и другие энтомологи называют это "гексаподным пробелом", что означает шесть ног - "гекса" плюс "стручок" - у насекомых и их близких родственников. Этот разрыв длился примерно с 385 до 325 миллионов лет назад, пока в более поздние времена части насекомых снова не появились в окаменелостях.
В работе, опубликованной в 2018 году в журнале Proceedings of the Royal Society B, Шахат и ее коллеги рассмотрели несколько теорий, почему у древних насекомых была фаза исчезновения. Возможно, что-то в окружающей среде изменилось, и лишь немногие насекомые выжили в этом пустом пространстве длиной в 60 миллионов лет. Или, может быть, животные не пропали, а только их окаменелости.
В итоге команда обнаружила, что экологические причины не объясняют исчезновение насекомых. Они оценили количество кислорода в девонском воздухе по сохранившимся химическим следам и определили, что для дыхания древних насекомых должна была существовать достаточно здоровая атмосфера.
Более того, в эту эпоху найдены окаменелости паукообразных, многоножек и многоногих животных, которые по размеру примерно равны насекомым и сделаны из похожего материала. "Мы видим гораздо больше фрагментов арахнид и многоножек, чем возможных насекомых", - говорит Шахат. Это признак того, что существовали нужные виды отложений, в которых сохранились маленькие беспозвоночные".
Вместо этого Шахат и ее коллеги считают, что этот разрыв отражает то, что в те времена насекомые встречались гораздо реже. По их мнению, решающим фактором, позволившим жукам захватить современный мир, были крылья, а именно то, что разрыв между гексаподами отражает период, когда у насекомых они еще не развились. "Ископаемая летопись может точно отражать преобразующее воздействие эволюции полета насекомых", - пишут они в своем исследовании.
До появления крыльев насекомые передвигались только ползком, как это делают серебристые рыбки, или иным способом - доисторическим эквивалентом автостопа в багаже. Затем у насекомых появились крылья - первые ископаемые свидетельства о них датируются 324 миллионами лет назад, сразу после окончания эпохи гексапод. И внезапно небо стало для них родным.
За исключением нескольких сотен известных видов щетинкохвостов, серебристых рыб и их родственников - огненных крыс, почти все насекомые имеют крылья - или, в случае таких групп, как блохи, потеряли эти придатки от летающих предков в ходе своей эволюционной истории. "Как только крылатые насекомые появляются в окаменелостях, они вдруг становятся подавляющим большинством того, что мы видим", - говорит Шахат.
Наличие крыльев изменило внешний вид и поведение насекомых - изменились способы добычи пищи, спаривания и ухода от хищников. Летающие насекомые могли быть шмелями или дроздами, маленькими или большими существами. Некоторые виды вырастали до гигантских размеров: 300-миллионнолетние насекомые, называемые грифоновыми мухами, имели размах крыльев более двух футов.
"Наличие крыльев позволяет открыть пространство ниши", - говорит Уэйр. "Была вся атмосфера, которая не использовалась".
Насекомые опередили летучих мышей, птиц и птерозавров на сотни миллионов лет и процветали там. "Есть очень, очень веские основания полагать, что крылья способствовали разнообразию насекомых и их обилию, - говорит Шахат. Они разветвлялись на новые виды, осваивая не только небеса, но и зарываясь в почву и плавая в пресной воде, осваивая новые территории и претендуя на новые экологические роли". Населяя так много уголков планеты, насекомые формировали жизнь".
Для таких влиятельных организмов насекомые по-прежнему полны тайн. Вопрос о том, как они научились летать, остается открытым. По словам Шахата, пока не обнаружено ни одного древнего насекомого с промежуточными структурами, похожими на крылья. Возможно, ранние виды экспериментировали с парением: современных дендрохвостов наблюдали скользящими по стволам деревьев. Возможно, согласно другой гипотезе, крылья насекомых возникли из жабр.
Отслеживание насекомых до их корней - это не просто академическое занятие, говорит Уэйр, это крайне важно. Эти животные настолько важны для сельского хозяйства и рациона питания человека, что, если бы каждое насекомое исчезло, наш вид вымер бы примерно за три месяца, отмечает она.
"Понимание их эволюции - это понимание 400 миллионов лет жизни на Земле", - объясняет Уэйр. "Это самое близкое, что мы можем получить от машины времени". Мы живем среди обеих крайностей эволюции насекомых - животных, которые жужжат и порхают над нами, и примитивных серебристых рыбок у наших ног, наследников земной линии.