Жизнь до человека - Питер Вуд

Именно внутренний скелет позволяет позвоночным достигать огромных размеров, оставаясь при этом подвижными и ловкими. Им не приходится переживать опасные периоды линьки. Кости внутри их тела не сбрасываются периодически, а растут вместе с прочими его частями.

Первым животным с таким выгодным строением тела было, по-видимому, древнее рыбоподобное существо амфиокс, напоминавшее современного ланцетника, обитателя теплых морских мелководий, который похож на крохотного прозрачного пескарика. Но строение его много примитивнее, чем у пескаря. У него нет ни челюстей, ни зубов, ни парных плавников, ни костей. И в отличие от пескаря он не гоняется за добычей. Пищу он получает, процеживая воду, как двустворчатый моллюск, и почти все время проводит, зарывшись в песок или в ил передним концом вверх, чтобы втягивать воду вместе с различными мелкими организмами - они задерживаются у него во рту, а вода быстро извергается через жаберные щели.

Такой образ жизни не типичен для активных подвижных позвоночных. Однако внутреннее строение вялого ланцетника обладает чертами, сыгравшими в свое время огромную роль в эволюции. Например, вдоль его спины тянется пучок нервных волокон, соответствующих спинному мозгу человека. У переднего конца он слегка расширяется-это уже зачаток головного мозга. Под пучком проходит нечто вроде упругого стержня в волокнистом чехле, так называемая хорда, которая позволяет телу ланцетника изгибаться, но препятствует продольному сжатию. Именно вокруг хорды миллионы лет назад возник позвоночник.

Человек обязан рыбам не только позвоночником, но и другими тесно соседствующими с ним костями, которые кажутся его продолжением. Это челюсти, зубы и череп. На самом же деле все они развились не из внутренних костей какого-то древнего существа, а - по странной прихоти эволюции - из внешнего покрова древней рыбы.

Первым, вероятно, появился череп. У человека, как и у всех высших животных, череп представляет собой крепкий костной футляр, сидящий на конце позвоночника так, словно развился из него. Однако вначале некоторые его кости были пластинками панциря, защищавшего примитивный мозг древних рыб вроде акантодов. У древнейших рыб эти пластинки покрылись кожей и образовали внутреннюю структуру головы.

В процессе эволюции хорда животных, предположительно похожих на ланцетника, покрылась соединенными между собой костными сегментами, которые укрепили ее, а затем и заменили. Первоначально этот более сложный аппарат обеспечивал рыбе возможность лучше плавать. Рыбы плавают с помощью крупных мышц, расположенных по бокам их тела. Поочередно сокращаясь, эти мышцы создают волнообразное движение, которое в сочетании с колебаниями хвостового плавника проталкивает рыбу сквозь воду вперед. Позвоночник служит опорой для плавательных мышц, и благодаря ему рыба способна волнообразно изгибать свое тело, не сжимая его и не деформируя, что сильно мешало бы ей плыть. Обзаведясь позвоночником, рыбы стали плавать гораздо лучше, и это позволило им в конечном счете стать хозяевами океана.

В силурийском периоде, когда численность рыб заметно возросла, они жили, по-видимому, в пресных водоемах, где всасывали питательный донный ил беззубыми, лишенными челюстей ртами. Подобный рот не мог служить защитой от ракоскорпионов и других тогдашних хищников. А для того чтобы сами рыбы начали питаться существами не совсем микроскопических размеров, им необходимо было обзавестись челюстями и зубами, способными кусать и рвать. По сторонам глотки у них имелся ряд парных скелетных дужек, обращенных вершинами назад. Дужки эти поддерживали жабры - ими рыба дышала, а возможно, и захватывала при процеживании воды всякие мелкие организмы, которыми питалась. В ходе эволюции первые две дужки, по-видимому, исчезли, но третья увеличилась, приобрела шарнир в вершине и постепенно превратилась в костные челюсти, которые стали предшественницами челюстей высших животных и человека.

Челюсти обычно бывают по-настоящему полезны, только если они вооружены зубами. Как ни странно, зубы развились вовсе не из костных челюстей древней рыбы, но из чешуй - колючек, или "кожных зубов", которыми была усажена ее кожа. (Акулы сохраняют кожные зубы по сей день, отчего их кожа обладает свойствами наждачной бумаги.) Как и у акул, кожные зубы по краям только что развившихся челюстей древней рыбы состояли главным образом из дентина - основного материала, идущего на формирование зубов. По-видимому, эти колючки все увеличивались и увеличивались, пока не превратились в настоящие зубы, которые могут быть оружием, а также служить для захвата пищи и ее раздробления.

Гораздо позднее, в пермском периоде, у млекопитающеподобных рептилий зубная кость стала гораздо больше остальных шести костей челюсти, типичной для пресмыкающихся, и в ней появилось сходство с изогнутой костью, которая стала нижней челюстью человека и других млекопитающих.

Своими конечностями, благодаря которым он может передвигаться по земле, человек обязан плавникам древней пресноводной рыбы, и это много очевиднее, чем происхождение его черепа, челюстей и зубов. В мультфильмах нередко можно увидеть рыбу, которая шагает, опираясь на задние плавники, а передними помахивает, точно крошечными руками. Путь от плавников такой вставшей на дыбы рыбы до человеческих рук и ног кажется совсем коротким и простым - достаточно удлинить пару-другую костей и добавить кое-какие суставы.

В кино это, конечно, вполне осуществимо, но в реальном мире все происходило по-другому. Если бы древняя рыба действительно встала на дыбы, кости ее плавников, как и у современной рыбы, оказались бы направленными вбок под таким углом, что не смогли бы удержать тело в вертикальном положении, а место, где предстояло развиться ногтям, было бы обращено назад, а не вперед. Прежде чем рыбьи плавники превратились в человеческие руки и ноги, произошли некоторые из самых поразительных изменений за всю историю эволюции (см. рис. на стр. 106). Короткие, относительно широкие и неподвижные кости плавников удлинились, сузились, умножились в числе и приобрели суставы. Развились плоские кости таза и плеч, обеспечивая опору мышцам и соединение между конечностями и позвоночником. И что самое странное, те костные соединения, которым в дальнейшем предстояло стать пальцами человеческих ног, изменили свое положение - к тому времени, когда появился человек, они повернулись почти на 90° по отношению к первоначальной своей позиции, так что стопы оказались обращенными вперед и находились прямо под туловищем, принимая на себя его вес при ходьбе, а руки свободно свисали по бокам, причем их можно было протянуть и изогнуть почти в любом направлении.

Процесс развития конечностей начался около 400 млн. лет назад. В начале девонского периода, который называют Веком Рыб, некоторые рыбы приобрели две пары мясистых подвижных плавников, которые помогали им плавать, хотя в подавляющем большинстве случаев служили только для сохранения равновесия. Задние плавники прикреплялись к маленьким костным пластинкам, которые не были связаны с позвоночником, так что они не имели опоры, а потому движениям их недоставало силы. Передние же плавники были прочно соединены с позвоночником, но в результате их подвижность была крайне ограничена.

Однако среди этих древних рыб была группа так называемых кистеперых, чьи плавники обслуживались более сильными мышцами, причем кости плавников имели суставы. На этих крепких плавниках кистеперая рыба могла с наступлением засухи выбраться из ила и переползти по сухому руслу к какому-нибудь омуту, в котором еще сохранилась вода. У почти неповрежденной окаменелой рыбы, найденной в Пенсильвании в 1971 г., четко видно начинающееся разделение тех костей, которые в дальнейшем образовали плечо, предплечье, запястье и кисть человеческой руки.

От этих рыб, которые могли существовать не только в воде, но и на суше, произошли земноводные. Самые древние из них все еще сохраняли сходство с рыбами: у них имелись рудименты рыбьего хвоста, удобного для плаванья, но прежние плавники стали короткими, широко расставленными ногами, пригодными для того, чтобы ходить, хотя этот глагол не точно описывает способ передвижения первых амфибий. Они неуклюже ковыляли подобно современным саламандрам, так как их ноги были расположены далеко по бокам, отходили от тела горизонтально и поддерживали туловище не слишком надежно, да и шажки они делали очень маленькие.

Однако конечности некоторых амфибий уже завершались пятью четкими группами костей, образовывавших пальцы. Пальцы необходимы для бега, и более поздние позвоночные испробовали разные их количества. Например, у предка современной лошади, эогиппуса, было по четыре пальца на передних ногах и по три на задних. Его потомки постепенно утрачивали пальцы, и теперь у лошади есть лишь по одному полностью развитому пальцу на каждой ноге. Она опирается на кончики этих пальцев-это удлиняет ногу и обеспечивает длинный рычаг для быстрого бега. Когда человек бежит, он тоже удлиняет ноги, ступая на носки, однако чаще он ходит, а потому обычно использует всю стопу. Тут он явный приверженец старины - он все еще сохраняет пять пальцев, которые были у первых рыбообразных амфибий, когда они выкарабкались из ила на твердую землю.