О возрасте ископаемых скелетов, минеральном веществе и коллагене

Дендрохронологические шкалы разработаны лишь для отдельных участков земной поверхности. «Дальность» действия их сравнительно невелика. Кроме того, далеко не всегда в тех отложениях, возраст которых необходимо установить, встречаются стволы деревьев или хотя бы обломки древесины. Как же поступить в этом случае? Нельзя ли использовать для определения возраста отложении скелеты древних животных?

Оказалось, что и это возможно. Известно, что каждая кость состоит из минеральных и неминеральных веществ. В этом нетрудно убедиться, если прокалить кость на огне и сделать химический анализ несгоревшего остатка.

После гибели животного минеральное вещество кости начинает выщелачиваться и постепенно замещается другими неорганическими соединениями. Утрачивая свои первоначальный состав, насыщаясь новыми элементами, кость медленно превращается в окаменелость.

При этом скелет погибшего животного может попасть на каменистый или песчаный грунт, может покрыться слоем наносов или остаться лежать под открытым небом, испытывая действие солнечных лучей, дождя и ветра. И в каждом случае процесс изменения первоначального состава кости будет протекать по-разному.

Немецкий анатом И. Дюрст определил скорость, с которой выщелачивается минеральное вещество кости в различных условиях. Ему удалось показать, что если известна обстановка, в которой был захоронен скелет погибшего организма, то, узнав органический состав кости и количество оставшегося в ней первичного минерального вещества, можно установить время смерти животного с точностью до одной-двух тысяч лет.

На основании расчетов Дюрста были построены таблицы, позволявшие оценивать возраст органических остатков, погребенных в наиболее близких к нам отложениях четвертичного периода. Этот метод давал неплохие результаты при изучении археологических находок и иногда даже при исследовании так называемых субфоссильных, т. е. полуокаменевших, скелетов.

Но за 14 тыс. лет все исходное минеральное вещество кости успевает подвергнуться выщелачиванию, и для более старых окаменелостей этот способ уже непригоден. Как же быть тогда?

Ответ на этот вопрос дал украинский ученый Иван Григорьевич Пидоплычко. Как уже говорилось, в каждой кости кроме минеральных веществ содержатся еще и неминеральные. Одно из них - промежуточное вещество костной ткани, известное под названием коллаген или оссеин, разлагается очень медленно, сохраняясь в скелете погибших животных десятки и даже сотни тысяч лет. Особым способом прокаливая ископаемые кости вымерших зверей, можно выяснить, какое количество коллагена сохранилось в этих костях, а зная первоначальное его количество, можно подсчитать, сколько лет назад погибло животное.

Метод, предложенный Пидоплычко, гораздо совершеннее метода Дюрста. И хотя его тоже нельзя считать непогрешимым, но это уже отчетливо наметившееся направление, открывающее для абсолютной геохронологии широкие возможности. Достаточно вспомнить, что коллаген содержат все кости, известные из современных и верхнечетвертичных отложений, чтобы понять, насколько большую роль может сыграть это направление в стратиграфии горных пород, образовавшихся в ближайшую к нам эпоху кайнозойской эры.

Были предложены и другие методы определения абсолютного возраста слоев на основании химического анализа скелетов погребенных в них животных.

Один из таких методов основан, например, на изучении содержания в ископаемых костях фтора. Было выяснено, что чем «старше» найденный скелет, чем древнее его геологический возраст, тем больше фтора в веществе ископаемых костей. С течением времени увеличивается также и отношение количества фтора к присутствующему в кости моноксиду углерода (СО). Зная эти соотношения, можно оценить продолжительность пребывания в земле интересующей нас палеонтологической находки и, обобщив данные по многим коллекциям, указать даты образования каждого пласта, содержащего органические остатки.

Приведем один пример.

В начале нынешнего столетия в Англии, в окрестностях селения Пилтдаун, были найдены потемневшие обломки черепа, очень похожего на череп современного человека. Но нижняя челюсть этого существа резко отличалась от человеческой. Она напоминала, скорее всего, челюсть шимпанзе. Разгорелись споры. Одни считали, что попросту не могло существовать животного, которое столь явно совмещало бы в себе признаки обезьяны и человека. Другие, напротив, усмотрели в этой находке еще одно доказательство происхождения человека от обезьяноподобных предков и выделили загадочное животное в самостоятельный род, который назвали «эоантропус», что значит «заря-человек».

Находка в Пилтдауне: 1 - пилтдаунскан подделка; 2 - череп современного человека.

Почти 40 лет продолжались разногласия. В некоторых монографиях даже появилось описание этого странного человека. Но в 1953 г. был определен абсолютный возраст пилтдаунских костей. Что же оказалось? Череп действительно принадлежал человеку, но не примитивному, а нашему сравнительно недавнему предку, жившему около 600 лет назад. Челюсть же оказалась принадлежащей обыкновенному шимпанзе и была еще моложе - около 500 лет. Кроме того, при изучении под микроскопом выяснилось, что зубы в челюсти были подпилены. Это придало им необычный вид и заставило некоторых исследователей поначалу усомниться в том, что найденная челюсть принадлежит обезьяне.

Но надо заметить, что и череп, и челюсть выглядели как настоящие окаменелости. Откуда же взялись у них признаки ископаемых костей, сумевшие ввести в заблуждение специалистов? Химики без труда ответили и на этот вопрос: просто авантюрист (или шутник?) тщательно обработал оба образца перманганатом калия и хромпиком. Надо отдать ему должное - сделано это было настолько искусно, что череп и челюсть приобрели одинаковую окраску и имели столь естественный вид, что даже опытный глаз не мог разоблачить фальсификацию.