Кит Харрисон - Странности нашей эволюции
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 косатки (из семейства дель финовых), 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 косаток 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 ихтиостега.
Акантостега (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.
Пальцы
Примерно 360 миллионов лет на планете произошла очередная смена климата и природных условий. В результате поднятия земной коры образовались огромные болота, ставшие основой современных залежей угля, из-за чего этот период в эволюции называют каменноугольным.
К тому времени естественный отбор, по всей видимости, установил стандартное количество пальцев на ногах большинства, если не всех, земноводных. Отныне у всех последующих четвероногих позвоночных животных их будет по пять на каждой конечности, хотя позже кое-какие группы и утратят несколько пальцев. Любопытно, что у современных земноводных пять пальцев на задних ногах и только четыре на передних; неизвестно, обладал ли их предок только пятью пальцами или же они произошли от той ветви древних земноводных, у которых было более пяти пальцев, и четыре пальца на передней конечности у них развились параллельно нашим пяти.
Что мы унаследовали от наших предков-земноводных
От земноводных нам достались следующие особенности: гибкая шея, локти, колени, запястья, лодыжки и по пять пальцев на руках и ногах (что впоследствии привело к созданию десятичной системы и появлению понятия «процентов»). Тогда же мы утратили плавники, жабры и большинство чешуек.
Глава восьмая
Когда мы были пресмыкающимися
До сих пор древним земноводным для размножения требовалось возвращаться в воду. Все они начинали жизнь в виде икринок. Все изменилось с появлением яйца, внешняя мембрана которого не давала испаряться находящейся внутри воде, но при этом пропускала кислород из окружающего воздуха. Земноводным, которые откладывали яйца, уже не нужно было возвращаться в воду, и они стали первыми пресмыкающимися. Таким образом, яйцо было настоящим двигателем прогресса, своего рода космической капсулой жизнеобеспечения эмбриона, сохранявшей привычную среду обитания в чужом окружении.
