Эра млекопитающих: Из тени динозавров к мировому господству - Стив Брусатти

когда по земле бегали первые млекопитающие типа морганукодона, и безусловно уже в юрский период расцвета докодонтов. Вряд ли это совпадение, что в то же время увеличился и мозг. Большой мозг метаболически затратен, а питательная, легкодоступная и непрерывно поступающая пища — молоко — дает необходимую энергию для наращивания нервных тканей, в особенности шестислойной новой коры, суперпроцессорного центра, в котором сосредоточены интеллект млекопитающих и сенсорная интеграция.

Молоко — самая характерная для млекопитающих субстанция — не только питает нас во младенчестве, благодаря ему мы поумнели. Впрочем, интеллект — лишь одна из составляющих нейросенсорного арсенала млекопитающих.

Еще в XVI в. патологоанатомы при вскрытии трупов обнаружили нечто необычное в полости среднего уха, прямо за барабанной перепонкой. Там находились три косточки, каждая размером с рисовое зерно, то есть самые маленькие кости в теле человека. Это было крайне странно. Костям полагалось быть крепкими и массивными. Они служили опорой телу, защищали жизненно важные органы, на них крепились мышцы. Даже если вы не могли видеть свои кости, вы могли их ощущать. Они обрисовывали ваш профиль и линию талии, держали вздувающиеся мускулы на руках, похрустывали, когда вы сжимали кулак, и скрипели в старости. А еще кости были таинственным и жутким украшением гробниц и эмблемой смерти.

Ничего подобного нельзя было сказать об ушных косточках. Что они собой представляли и зачем были нужны?

Как бы там ни было, ими обладал не только человек. Впоследствии анатомы нашли тот же набор из трех косточек у других млекопитающих — но только у млекопитающих. Из-за их малых размеров их всегда так и называют — косточками, словно право называться костями они не заслуживают. Они получили названия «молоточек», «наковальня» и «стремечко» по сходству с этими предметами, подобно тому как созвездия напоминают медведицу или рака. Продолжая препарировать уши млекопитающих, анатомы заметили, что эти три косточки связаны с еще одной миниатюрной косточкой — барабанной, которая за свою форму получила куда более интуитивно понятное название «кольцо».

При подсчете костей скелета легко забыть про молоточек, наковальню и стремечко. А барабанное кольцо даже не упоминают, потому что у человека оно сращено с широкой височной костью, образующей боковую поверхность головы за глазом и щекой. Но крошечные размеры этих костей, как впоследствии поймут ученые и врачи, совершенно не соответствуют их значению.

Барабанное кольцо служит опорой барабанной перепонке — натянутой мембране, принимающей звуковые волны из воздуха, — словно деревянный каркас бубна. Молоточек, наковальня и стремечко образуют цепочку между барабанной перепонкой и внутренним ухом: барабанная перепонка контактирует с молоточком, соединенным подвижным суставом с наковальней, которая, в свою очередь, соприкасается со стремечком, толкающим улитку — мягкую часть внутреннего уха, которая непосредственно обрабатывает звук и посылает слуховые сигналы мозгу. Эта система косточек выполняет три ключевые функции. Как телефонная линия, она передает звук от барабанной перепонки (приемника) к улитке (процессору). Как несколько выстроенных в ряд громкоговорителей, она усиливает[15] этот звук. И как переходник для электрической розетки, который вы берете с собой при поездке в другую страну, она конвертирует воздушные звуковые волны в волны, пробегающие в жидкости внутри улитки. Эти микроскопические волны приводят в движение малюсенькие волоски в улитке, и это движение затем преобразуется в электрический сигнал, поступающий по нервам к мозгу, который вызывает у нас ощущение «звука».

Кольцо, молоточек, наковальня и стремечко обеспечивают одну из самых прогрессивных нейросенсорных способностей млекопитающих — слышать широкий спектр звуков, особенно высокочастотных[16]. И птицы, и рептилии, и амфибии слышат. Все они умеют воспринимать звуковые волны и преобразовывать их в волнообразные колебания жидкости внутри своей улитки. Но по остроте слуха они не могут сравниться с млекопитающими, как не могут воспринимать и настолько широкий диапазон частот, потому что у них лишь одна слуховая косточка — аналог стремечка.

Откуда же тогда взялись остальные три косточки — молоточек, наковальня и барабанное кольцо? Неужели эволюция создала три совершенно новые кости, чтобы помочь млекопитающим лучше слышать?[17] На первый взгляд это предположение кажется резонным, ведь естественный отбор умеет создавать новые структуры, которые затем начинают служить специализированным целям — скажем, как рога или вибриссы.

Однако когда анатомы начала XIX в. стали изучать развитие уха у зародышей млекопитающих, они поняли нечто удивительное. Вооружившись обыкновенной лупой, немецкий эмбриолог Карл Рейхерт заметил, что формирование молоточка и наковальни начинается не в среднем ухе. Более того, вообще не в ухе. Они располагались скорее в задней части челюсти, и у эмбрионов на ранних стадиях развития эти две кости на самом деле служили сочленением между верхней частью черепа и нижней челюстью.

У немаммальных позвоночных кости, образующие челюстной сустав, называются сочленовной и квадратной. Рейхерт сделал простое, но глубокое наблюдение. На ранних стадиях развития эмбриона млекопитающих молоточек и наковальня были, в сущности, идентичны по размеру, форме и расположению сочленовной и квадратной костям рептилий. Это могло значить только одно: молоточек и наковальня суть сочленовная и квадратная кости. Они являются костями челюсти.

Анатом Эрнст Гаупп — немец, как и многие другие выдающиеся специалисты по костям в ту эпоху, — развил наблюдения Рейхерта и сформулировал единую теорию развития уха млекопитающих, которая ныне входит в любую учебную программу по медицине и носит имена обоих: теория Рейхерта — Гауппа. Технологии изучения эмбрионов совершенствовались, и Гаупп мог исследовать мелкие детали развития слуховых косточек уже с помощью микроскопа. Он подтвердил, что Рейхерт был прав, отождествив молоточек с сочленовной костью, а наковальню с квадратной, а также окончательно разрешил загадку барабанного кольца. Его развитие тоже начиналось в заднем отделе нижней челюсти, и его положение соответствовало положению угловой кости рептилий. Таким образом, барабанное кольцо — это угловая кость. Оно тоже происходит от кости челюсти.

Из этого следовал необычайный вывод: ни одна из слуховых косточек млекопитающих не была новым изобретением. Это были челюстные кости, приспособленные эволюцией для новой функции[18] — слуха.

Современные биологи имеют возможность изучать эмбриональное развитие с невероятной детальностью, используя компьютерную томографию и микроскопические срезы, на которых различные ткани — костная, хрящевая, мышечная и т. д. — окрашены в разные цвета. Теперь хорошо известно, что происходит по мере роста млекопитающего. Когда эмбрион последовательно проходит стадии развития от ранних к более поздним, чтобы в итоге родиться, молоточек и наковальня претерпевают изменения. Они перестают расти и полностью окостеневают раньше, чем остальные кости черепа. Они смещаются назад и внутрь, утрачивают всякую связь с челюстью, за исключением слабых связок, и заключаются в костный пузырь, который называется слуховым барабаном. Барабанное кольцо же зарождается