Кит Харрисон - Странности нашей эволюции
Выход на сушу
Первые рыбы вышли на сушу более 360 миллионов лет назад, в эпоху чередующихся засух и наводнений, когда эволюция создала много новых типов рыб.
Никто точно не знает, почему рыбы вышли на сушу, но сегодняшние позвоночные успешно осваивают различные среды обитания. Некоторые млекопитающие большую часть времени проводят в воде (выдры, бобры), другие очень хорошо приспособились к водному образу жизни (тюлени и морские львы), а некоторые полностью переселились в водную среду (киты, дельфины, дюгони, ламантины). Млекопитающие могут питаться в воздухе и приспосабливаться к воздушной среде обитания (летучие мыши). Птицы также могут находить пропитание в воде (утки, лебеди, пеликаны), а некоторые приспособились к водному образу жизни (пингвины), хотя постоянно живущих в воде птиц не существует. Многие птицы находят пропитание на земле, некоторые даже утратили способность летать (страусы, нанду, киви). Многие рептилии приспособились к водному образу жизни (крокодилы, морские игуаны), а некоторые виды почти всегда обитают в воде (морские черепахи, морские змеи). В доисторические времена некоторые пресмыкающиеся были полностью водными (ихтиозавры, плезиозавры) или летающими (птерозавры) животными. Беспозвоночные также приспособились к самым разным средам обитания. Улитки, ракообразные и черви обитают в океанах, в пресных водах и на суше. Поэтому не стоит удивляться, что некоторые древние рыбы приспособились к «пограничному» образу жизни вдоль берегов древних рек и озер. Для животных, которые уже научились заглатывать воздух и шагать в воде, это был совсем незначительный шаг.
Первые рыбы, скорее всего, вышли на сушу в поисках пищи. Судя по форме зубов, они были не травоядными, а питались насекомыми и другими членистоногими. Преследовать добычу, выбегающую из воды на сушу, — успешная стратегия для выживания. Некоторые касатки (из семейства дельфиновых), охотящиеся за детенышами морских львов, пользуясь приливом, выбрасываются на берег, несмотря на то что вернуться в воду им бывает очень трудно. Если эта стратегия окажется весьма удачной, то можно даже представить, как у потомков этих касаток разовьются более крепкие и гибкие передние плавники, а затем и ноги, на которых они будут передвигаться по суше. В конечном итоге эти китообразные могли бы снова стать полностью сухопутными животными, какими были их предки.
Уши
То, что мы воспринимаем как звук, представляет собой колебательное движение частиц окружающей среды. (В научно-фантастических фильмах стараются как можно громче представить взрывы бомб и шум ракетных двигателей в космосе, но в действительности в вакууме звук не распространяется, так что там царит абсолютная тишина). У рыб (в том числе и у наших предков) плотность тела была примерно такой же, как и плотность окружающей воды. Звук, распространяющийся в воде, свободно проходит через тело рыбы, так что никакие специальные органы ей не требуются. У современных рыб имеется небольшое внутреннее приспособление для восприятия вибраций, но внешнего уха у них нет. Когда некоторые из древних рыб стали все больше и больше времени проводить вне воды, им потребовались органы слуха, потому что воздух был гораздо более разряжен по сравнению с плотностью их тканей и звуковые волны, распространявшиеся в воздухе, очень плохо воспринимались их телом. Теоретически эти древние животные могли бы улавливать вибрации земли, но поскольку они первыми из позвоночных животных вышли на сушу, то вокруг них просто не было того, кто мог бы как следует сотрясать землю. Камнепады или огромные растения, конечно, производили ощутимое сотрясение, но к тому времени, как они обрушивались на землю, бедной рыбе было уже поздно убегать от них. У рыб оставалась возможность обнаружить движения других рыб, что давало им преимущество в поисках пищи или помогало спрятаться от хищников. Первые выползающие на землю рыбы проводили почти все время в воде, и на то, чтобы у них сформировались полноценные органы слуха, понадобилось очень долгое время.
Что мы унаследовали от своих предков-рыб
От рыб нам достался позвоночник, две руки, две ноги, челюсти, зубы, легкие, а также рот, которым мы одновременно едим и дышим.
ГЛАВА СЕДЬМАЯ
Когда мы были земноводными
Рыбы, со временем научившиеся дышать воздухом, все лучше и лучше приспосабливались к жизни вне воды. Примерно 360 миллионов лет назад некоторые виды изменились настолько, что их уже можно назвать не рыбами, а земноводными животными, хотя ни на одно из современных земноводных они не походили. По форме тела они были ближе всего к современным тритонам, но достигали в длину нескольких метров, а один из видов — даже пяти метров. На конце примитивных конечностей имелись пальцы, хотя их число еще не зафиксировалось, так что у разных групп животных их было разное количество (обычно от шести до восьми). Среди самых известных ископаемых животных, принадлежавших к этому классу, — акантостега и ихтиостега, хотя они и не были нашими непосредственными предками.
Ископаемое земноводное ихтиостегаАкантостега (в переводе с латинского «колючками покрытая») в длину достигала всего 7 см и выглядела как покрытый броней тритон. Подобно древним рыбам, ее голова была защищена толстыми костными пластинами. Ее передние конечности заканчивались восемью пальцами. Похоже, что она все еще вела полностью водный образ жизни, поскольку у нее был хвост, похожий на хвост тритона, и внутренние жабры, как у рыб.
Ихтиостега (в переводе с латинского «рыба скрытая») представляла собой гораздо более крупное животное, длиной примерно с метр, с семью пальцами на передних конечностях. У нее также был хвост с плавником, как у тритона, и она проводила большую часть жизни в воде. Правда, при этом у ихтиостеги не было внутренних жабр.
Поскольку древние земноводные все больше времени находились на суше, их тела постепенно изменились. Они все еще откладывали икру в воде, где и проводили первые стадии своей жизни, но у взрослых особей исчезли внутренние жабры и плавники вдоль боковой линии, а сами они все больше становились полноценными наземными животными. На брюхе, которым они часто ложились на землю, у них сохранялись чешуйки, но с остальной поверхности кожи чешуя исчезла, как исчезли и костные пластины на голове. Вода уже больше не поддерживала тела этих животных, так что в течение последующих 50 лет кости их конечностей, а также плечевого и тазового поясов постепенно укреплялись, как укреплялся и позвоночник.
Самым первым земноводным, лежащим на земле под тяжестью собственного веса, было трудно открывать челюсть, не поднимая всей передней части тела. По всей видимости, именно поэтому и развилась гибкая шея. Так голова могла подниматься независимо от тела, а также поворачиваться по сторонам. Рыбы, как известно, не могут вертеть головой — ни одна рыба не способна «заглядывать через плечо».
Улучшился также и слух земноводных, хотя никто не знает, какие их окружали звуки и какие звуки они издавали сами.
Конечности
Многие современные земноводные (саламандры и тритоны) передвигаются по суше примерно так же, как и рыбы в воде (и как большинство современных пресмыкающихся). Они изгибают свое тело из стороны в сторону волнообразными движениями в горизонтальной плоскости. При этом они попеременно отталкиваются от земли своими конечностями примерно так же, как рыбы отталкиваются от воды плавниками.
При таком способе передвижения на земле одновременно покоятся только две конечности, передняя и противоположная ей задняя, что, в общем-то, нельзя назвать устойчивой позой. Для устойчивости необходимо опираться на землю третьей точкой — хвостом или брюхом. В результате создается сильное трение на всех соприкасающихся с землей поверхностях, кроме самых гладких, а передвижение замедляется, если только животное не спускается по наклонной плоскости. Эволюция решила эту проблему, изменив способ передвижения наших древних предков. Они стали опираться тремя ногами и за один раз поднимать только одну ногу. Так шагают современные саламандры и рептилии, хотя среди земноводных многие при ходьбе могут до сих пор опираться на землю только двумя конечностями.
Перемены в способе передвижения отражены в форме наших рук и ног. У самых древних позвоночных конечности отходили от тела примерно под прямым углом; впоследствии же они стали сгибаться и благодаря этому прочно опираться о землю. Мышцы конечностей окрепли, позволив образовавшимся ступням сильнее отталкиваться от земли и быстрее перемещаться вперед. Теперь нашим предкам уже не надо было полагаться исключительно на гибкость позвоночника и силу боковых мышц. Изменилось и строение конечностей. У первых наземных позвоночных участок с пальцами был, по большей части, простым продолжением конечности. Позже он стал и сам сгибаться — так появились зачатки запястья и лодыжки.
