Нескучная биология - Алексей Целлариус

Прародители хордовых?

Ну, ничего особенного в них нет – червяки червяками. Живут на дне морском, главным образом на мелководье. Интеллектом не блещут. Питаются, заглатывая грунт и переваривая все съедобное, что в этом грунте содержится. Одни роют норки, другие прокладывают на дне трубочки из засохшей слизи.

Тело разбито на три отдела: мускулистый хоботок, воротничок и собственно тело. Хоботок способен вытягиваться и сокращаться, как тело дождевого червя. Таким образом он продвигается в грунте, и, как тягач, тащит за собой все остальное тело.

Называют этих червей неблагозвучным именем кишечнодышащие и относят к особому типу вторичноротых животных – типу гемихордовых.

При всей своей невзрачности, гемихордовые – очень интересная группа. Насколько можно судить по развитию эмбрионов и строению личинки, они родня иглокожим, можно сказать – родные братья. С другой стороны, у них есть некоторые уникальные черты, которых нет ни у одной другой группы беспозвоночных, зато есть у хордовых.

Ланцетник

Самое древнее и примитивное из ныне живущих хордовых – ланцетник. Ланцетники – единственные представители подтипа бесчерепных и насчитывается их всего несколько десятков видов. Размер ланцетника – несколько сантиметров, не больше десяти. Похож он на маленькую полупрозрачную рыбку, но устроен значительно проще. Вдоль спины, от кончика носа до кончика хвоста тянется нервная трубка, точнее – желоб с сомкнутыми верхними краями. В передней части трубка образует небольшое расширение, носящее громкое название мозга. Под нервной трубкой лежит плотный эластичный стержень – хорда. Кровеносная система замкнутая, но сердца нет, кровь перегоняется по сосудам сокращениями мускулистых стенок брюшной аорты.

Ланцетник: А – внутреннее строение; Б – внешний вид; 1 – нервная трубка; 2 – хорда; 3 – кишечник; 4 – печень; 5 – глотка с жаберными щелями; 6 – усики; 7 – сегменты мышц

С органами чувств у ланцетника совсем плохо. Если не считать рассеянных в разных местах тела чувствительных клеток, то таких органов всего два. Органом обоняния служит особая ямка на «темени», сообщающаяся каналом с полостью мозга. Глаз нет, но в состав мозга входит скопление особых светочувствительных клеток, так что свет от тьмы ланцетник различает. Оба органа, в отличие от органов чувств позвоночных, непарные. Единственные чувство, которое у ланцетника развито довольно прилично, это осязание.

Бока ланцетника одеты плотными слоями мышц, похожих на мышцы рыбы. На каждом боку мышечный слой разбит на сегменты. Между сегментами залегают тонкие перегородки, которые состоят из такого же вещества, как оболочка хорды и, по сути, являются плоскими боковыми выростами этой оболочки. Поочередное сокращение мышечных сегментов изгибает хорду волнами и тело извивается, как тело рыбы или змеи. Такое движение свойственно всем низшим и многим высшим позвоночным. А вот никакие беспозвоночные так двигаться не умеют.

Позвоночные

Где-то в конце кембрия, более полумиллиарда лет назад, какие-то пра-пра-пра-правнуки какого-то существа, очень похожего на ланцетника, дали начало четырем разным классам позвоночных – бесчелюстным, панцирным рыбам, хрящевым рыбам и появившиеся немного позже рыбам костным. Вся эта публика вела довольно активную жизнь. Активные животные нуждаются в большом количестве кислорода и каждая из групп начала с того, что обзавелась настоящими жабрами. Хотя каждая группа проделала это сама по себе, но жабры все отрастили на одном месте – на перегородках между жаберными щелями. И все остальные новшества – костную ткань, внутренний скелет, челюсти, парные конечности – представители этих групп тоже изобретали самостоятельно. То, что результаты оказались похожими, неудивительно. Ведь «базовая» конструкция у них была одинаковой, кроме того, все они обитали в воде и проблемы перед ними стояли сходные.

Панцирная рыба

Панцирные рыбы вымерли, не оставив потомков, от обширного класса бесчелюстных до наших времен дожило несколько десятков видов – миноги и миксины. В водоемах планеты ныне царствуют хрящевые (акулы и скаты) и костные рыбы. И именно костные рыбы дали начало сухопутным позвоночным. Класс костных рыб делится на два подкласса – лучеперые и лопастеперые.

Минога

Лучеперые ударились в бурную эволюцию, завоевали все водоемы планеты и сейчас именно они представляют класс костных рыб. Лопастеперые отделились от главного ствола костных рыб очень давно, вероятно, еще в силуре, более четырехсот миллионов лет назад. Их родина – пресные воды. Жизнь в мелких, прогреваемых водоемах, в которых постоянно ощущается недостаток кислорода, вынудила лопастеперых использовать для дыхания атмосферный кислород. Но жабры для этого плохо приспособлены, у рыбы, высунувшейся из воды, кровеносные сосуды рта и глотки поглощают кислород эффективней, чем слипающиеся на воздухе жаберные лепестки. И у части лопастеперых возникли легкие – глубокие карманы глотки, стенки которых густо покрылись кровеносными соудами.

В результате не успешные и продвинутые лучеперые, а именно несуразные и неперспективные лопастеперые стали предками позвоночных, завоевавших сушу. Сами же они вымерли. До наших дней дожили всего шесть видов отряда двоякодышащих и два вида отряда кистеперых.

Двоякодышащая рыба рогозуб

Между двух стульев

Амфибии, они же земноводные, – первые наземные позвоночные. При этом лягушки, жабы, саламандры и червяги процветают и поныне. Появились амфибии в начале девонского периода, около четырехсот миллионов лет назад. К этому времени на суше уже появилась растительность, и хотя огромные пространства материков еще оставались пустынными, но обширные заболоченные низменности по берегам рек и озер покрывали густые заросли псилофитов и гигантских плаунов. Среди мхов, опавших листьев и бурелома можно было найти коллембол, многоножек и примитивных насекомых, похожих на бескрылых тараканов. На этих вегетарианцев охотились древние скорпионы и пауки. Но по сравнению с кишащими всякой жизнью водоемами суша выглядела бледно. Что гнало предков амфибий из воды на эти скудные благами жизни берега? Враги? Но в мелководных пресных водоемах, из которых началось заселение суши, у рипидистий врагов не было. Они сами были хищниками, причем довольно крупными. Недостаток кислорода в воде? Но ведь за воздухом совершенно не обязательно выходить на берег, достаточно подняться к поверхности воды. Многие рыбытак и делают, но о выходе на сушу не помышляют.

Развитие амфибии

Зоологи склоняются к мнению, что рипидистии из воды и не выходили. Амфибии первоначально были чисто водными животными и вовсе не собирались осваивать сушу. У самых древних примитивных «рыбоамфибий» был совершенно рыбий хвостовой плавник, сохранялись во взрослом состоянии органы боковой линии и, вероятно, жабры. У современных амфибий все это хозяйство имеется только у личинок. Единственное, что отличает этих ископаемых созданийй от рыб – строение скелета. У них были ноги. И возникает вопрос, зачем рыбе понадобились ноги?

Ихтиостеги – самые древние и примитивные из известных нам четвероногих созданий. Это были тяжеловесные, неуклюжие, коренастые животные длиной чуть более метра, с большой головой и короткими мощными ногами. Шея у них почти отсутствовала, зубы были острые и крупные. Под стать зубам была и огромная пасть. Голова составляла четверть общей длины животного, включая хвост. Понятно, что владелец такой пасти и таких зубов охотился на крупную дичь. По своему строению ихтиостеги – типично водные существа. Если бы не ноги, никто не заподозрил бы в них обитателей суши. И опять мы сталкиваемся с вопросом – зачем водному животному ноги?

Очень вероятно, что изначально ноги ихтиостегу понадобились для поиска еды. Заболоченные прибрежные участки многих рек и озер – это система небольших, мелких, но постоянных, непересыхающих водоемов. В маленькой луже крупному хищнику не прожить долго, еды там на один зуб. И деваться ихтиостегу было некуда, он был вынужден перебираться из одной лужи в другую в поисках добычи. Проживание в одной луже одновременно нескольких крупных животных совсем уж невозможно, значит, в период размножения они должны переходить из лужи в лужу в поисках пары. Поскольку бродить по болотам ихтиостег был вынужден постоянно, изо дня в день, то затевать капитальную перестройку способа передвижения у него были все основания. В то же время охотился он, и вообще, проводил большую часть времени, в воде. Вот так и получилось первое земноводное, «рыба с ногами».