среда 315 миллионов лет назад кишела жуткими плотоядными позвоночными и беспозвоночными, но обширную твердь уже опробовали первые рептилии. Тогда это был рай изобилия, полный растений и насекомых, — исключение не составляла даже Антарктида.
Судя по окаменелым зубам, найденным в Новой Шотландии (Канада), первые рептилии были насекомоядными и походили на современных ящериц. Первоначально вокруг них отсутствовали хищники, а пищи было вдоволь. Рептилии быстро развились в разные виды и заняли самые различные экологические ниши. Однако для всех был характерен цикл свет — темнота.
Прозрачность воздуха и периодическое обилие света способствовали эволюции все более сложной и мощной зрительной системы у наземных позвоночных. Главное достоинство зрения — способность воспринимать других существ и предметы на расстоянии.
Однако периодическое отсутствие света создает проблему: затрудняет добычу пищи и значительно повышает риск нападения хищников. По сей день почти для всех травоядных наземных позвоночных нормально прятаться с наступлением темноты и собираться вместе на ночной сон. Поэтому, возможно, медленный сон, снижающий скорость метаболизма и существовавший в примитивной форме уже у первобытных рыб и земноводных, развился и у наземных позвоночных — как побочный эффект потребности прятаться от хищников.
Искать пищу, сидя в норе, невозможно, и наземные позвоночные эволюционировали таким образом, чтобы подолгу оставаться неподвижными, снизив температуру тела и расход энергии, а иногда даже достигая состояния оцепенения.
Во сне частота мозговых волн снижается до 50%, то есть происходит их замедление при одновременном увеличении длины и амплитуды. Мы называем это состояние медленным сном. Способность сохранять все тело в неподвижности эволюционировала вместе с медленным сном, при котором клетки как бы на мгновение замирают, приглушая свою функциональную активность.
Трудно предположить, какие именно события привели к эволюции быстрого сна — фазы, для которой характерны самые яркие сновидения. Какое-то время считалось, что различие между медленным и быстрым сном сформировалось в триасовом периоде (225 миллионов лет назад), когда эволюционировали общие предки всех млекопитающих. Это были ночные насекомоядные, похожие на нынешних мелких грызунов. Гипотеза была основана на предположении, что у пресмыкающихся и птиц нет фазы быстрого сна. Такое мнение преобладало среди экспертов в течение нескольких десятилетий.
Однако состояние высокой активности мозга при минимальной активности тела, которое до недавнего времени считалось исключительным свойством млекопитающих, сегодня выявлено у нескольких видов птиц и рептилий и задокументировано.
Какое-то время велись споры по поводу существования фазы быстрого сна у ехидны, странного насекомоядного млекопитающего из Австралии и Новой Гвинеи. У ехидны есть защитные иглы и хоботок, предназначенный для извлечения из земли и укрытий муравьев, термитов, червей и личинок.
Предполагаемое отсутствие быстрого сна у этого вида было бы не более чем курьезом, но ехидна принадлежит к отряду Monotremata — примитивных млекопитающих с некоторыми признаками рептилий, например отсутствием плаценты и размножением посредством откладывания яиц. Но если быстрый сон отсутствует у животных, ближайших к общему предку млекопитающих, то он, возможно, развивался у млекопитающих, птиц и рептилий независимо?
Более поздние электрофизиологические исследования продемонстрировали наличие быстрого сна и у ехидны, и у другого однопроходного животного — утконоса. Он способен проводить в этом состоянии 8 часов в день — это самый продолжительный быстрый сон, когда-либо наблюдавшийся среди всех видов.
У страуса — птицы, больше всего напоминающей предка всех птиц, режим сна очень схож с режимом сна утконоса. Полученные данные подтверждают гипотезу о едином происхождении быстрого сна, характерного для наземных позвоночных. Таким образом, отделение медленного сна от быстрого могло произойти за 75 миллионов лет до триаса, в каменноугольный период, когда предки земноводных и рептилий вторглись на сушу.
Конец спящих драконов
Если вышеизложенное верно, то весьма вероятно, что динозавры — разнообразного размера рептилии, господствовавшие на планете 230 миллионов лет назад, — спали и видели сны так же, как современные птицы, их ближайшие потомки. Это был циклический сон со скорым, нерегулярным чередованием медленного и быстрого сна.
Артефактов, которые могли бы подтвердить эту гипотезу, конечно же, не существует. Однако в западном Китае были обнаружены останки двух троодонтидов, пернатых динозавров начала мелового периода, филогенетически близких к птицам. Окаменелости имели позу спящей птицы — с подогнутой шеей, со спрятанной под передней конечностью-пракрылом головой. Казалось, смерть настигла их во сне.
Возникает соблазн предположить, что быстрый сон сыграл значимую роль в господстве динозавров на планете. Присутствие фазы быстрого сна у столь разных видов свидетельствует о наличии очень важной физиологической выгоды. Какую функцию мог выполнять быстрый сон? Какие факторы естественного отбора повлияли на его формирование?
Согласно одной любопытной гипотезе, быстрый сон появился как подготовка к пробуждению. Действительно, после длительного периода низкой активности, характерной для медленного сна, во время быстрого сна электрическая активность коры головного мозга поднимается почти до уровня бодрствования. Основной аргумент в пользу этой гипотезы состоит в том, что у людей, пробужденных от медленного сна, обнаруживаются сенсорные, двигательные и когнитивные нарушения, исчезающие лишь через несколько минут.
Кроме того, естественное пробуждение обычно происходит после быстрого сна, что позволяет предположить: он действует как посредник между медленным сном и бодрствованием. Можно представить, какую фору давала организму возможность проснуться сразу в состоянии боевой готовности!
Еще факт: быстрый сон важен для настройки правильного взаимодействия между мышечными клетками и нейронами в процессе развития. Активация двигательной коры мозга во время быстрого сна стимулирует короткие мышечные сокращения по всему телу, что позволяет калибровать движения и действия даже у новорожденных задолго до того, как они начнут выполнять их в реальном мире.
Остается представить, какие преимущества быстрый сон подарил динозаврам. Могло ли это состояние способствовать экологической гегемонии крупных рептилий на протяжении 170 миллионов лет? Какую роль играл быстрый сон в упорной борьбе за выживание динозавров во время их долгого господства? Тема увлекательная, хотя и неминуемо спекулятивная.
Дело в том, что 66 миллионов лет назад динозавры оказались стерты с лица земли, и наличие или отсутствие у них фазы быстрого сна тут совершенно ни при чем. По невероятному стечению обстоятельств в то место, где сегодня находится полуостров Юкатан (Мексика), упал астероид[84], и это полностью изменило порядок жизни на Земле.
Падение на мелководье со скоростью 72 тысячи километров в час камня диаметром 10–15 километров и массой от 1012 до 1014 тонн вызвало огромный выброс токсичных газов. Астероид попал в местность с большими залежами гипса — богатого серой минерала. Возникшие сейсмические толчки и усиление вулканической активности спровоцировали интенсивное изменение климата. Выбросы газа были настолько велики, что толстый слой облаков закрыл солнце на месяцы, а возможно, и на годы.
Взрыв от падения астероида был в 10 миллиардов раз мощнее атомной бомбы, уничтожившей Хиросиму.
