Начало эволюции позвоночных

Начало эволюции позвоночных

Ланцетник — реликт, живое ископаемое, чудом сохранившееся от давно минувших дней и поныне еще роется в песке на мелководьях теплых морей. Впрочем не совсем так. Некоторые из этих странных создании на дне не живут.

«Ланцетники амфиоксиды… встречаются в планктоне открытых частей всех трех океанов нередко над большими, до трех тысяч метров, глубинами всюду в тех районах, куда течения выносят многих прибрежных животных, иногда за тысячи миль от суши» (профессор Т. Расс).

Большую часть жизни ланцетник проводит, почти совсем зарывшись в песок, наружу торчит лишь «голова» Если потревожить его, он с заметным усилием проплывет немного и снова быстро зароется в песок.

Особенно много ланцетников у берегов Южного Китая. В Тайванском проливе их ловят тоннами и продают на рынках. Китайцы, малайцы, итальянцы едят ланцетников.

Своими очертаниями ланцетник напоминает рыбу. Но у него нет ни настоящих плавников, ни челюстей, на скелета, ни глаз, ни ушей. Строго говоря, у него и головы-то нет! Свет от тьмы он, правда, различает. Спереди на трубчатом нервном стволе у него есть светочувствительное пигментное пятно.

Пища ланцетника — микроскопические водоросли, инфузории, яйца и личинки некоторых морских животных. Все это ланцетник выуживает из воды, которую втягивает в рот, а затем отфильтровывает, пропуская через жаберные щели.

Из этих-то вот щелей, выполнявших вначале роль простой цедилки, и развились рыбьи жабры (и рыбьи челюсти! Это позднее). А хорда — хрящевая струна, протянутая природой внутри тела ланцетника от «головы» к «хвосту», — дала начало позвоночнику. Значит, животные, обладатели хорды, близкие к ланцетнику были прародителями не только рыб, но и всех вообще позвоночных: и птиц, и гадов, и зверей, и человека в том числе.

Это не вызывает сомнения. Но неясно еще, какое переходное звено соединяло подобных ланцетнику бесчерепных предков с их потомками — рыбами.

А между тем в позднем ордовике, в нижнем силуре в море уже плавали панцирные бесчелюстные рыбообразные. Силур и девон — время их расцвета. Голову и переднюю часть тела у многих из них укрывал костный панцирь, а не защищенная им задняя часть тела несла на своей коже… острые зубы!

Знаменательный момент. Мир стал кусаться! Природа изобрела зубы! Кольчугой из мелких острых зубов одела она своих первых позвоночных детей. Потом часть зубов переместилась в рот — на челюсти. К тому времени, надо сказать, у древних предрыб уже появились челюсти (из первой жаберной дуги). А это значит, что они стали уже настоящими рыбами!

«Древнейшими представителями челюстных позвоночных были акантодии, ископаемые остатки которых известны уже из силура. Акантодии были, следовательно, современниками специализированных бесчелюстных позвоночных и могли произойти лишь из более примитивных форм, живших в ордовике и оставивших после себя только следы в виде разрозненных небольших кожных зубов» (академик И. Шмальгаузен).

Самые примитивные обладатели хорды: и оболочники, и ланцетники — извечные обитатели морей. Из этого «…следует, что первоначальная дифференциация позвоночных животных наверняка проходила в море, а последующая их история могла разыгрываться и в пресных водах. Этот вопрос мы должны здесь немного обсудить.

Два американских исследователя, Ромер и Гров, в 1935 году высказали мысль, что позвоночные животные произошли в пресных водах. Однако В. Гросс в 1950 году на более обширном материале получил противоположный результат, которому вполне соответствует и мое собственное мнение. Гросс подсчитал, что в верхнем силуре 64 процента всех рыбообразных жило в море, в нижнем же девоне — лишь 19 процентов» (О. Кун).

Цифры показывают, что расцвет пресноводных рыбообразных наступил в нижнем девоне. И, возможно, как предполагает профессор О. Кун, их массовое переселение из морей в реки произошло именно в это время.

Однако есть противоположное суждение. Академик Л. Берг (многие ученые с ним согласны) полагает: позвоночные животные проходили ранние этапы своей эволюции в реках и озерах.

«Костные рыбы появляются в пресноводных отложениях девона сразу в виде многочисленных форм» (академик И. Шмальгаузен).

Вот эти-то пресноводные костные рыбы нас сейчас особенно интересуют, ибо от них произошли первые четвероногие обитатели суши.

Рыбы, жившие 400–350 миллионов лет назад в реках и озерах, дышали и жабрами и легкими. Оттого и назвали их двоякодышащими. Без легких они бы задохнулись в затхлой, бедной кислородом воде первобытных озер.

Одни из них зубами-жерновами жевали растения (так называемые настоящие двоякодышащие). Другие, кистеперые, ели всех, кого могли поймать. Нападали из засады и, хватая добычу, отравляли ее ядом. Он стекал из нёбной железы вниз по канальцам на зубах. (Если только ихтиологи не ошиблись, решив, что межчелюстная железа кистеперых рыб была ядовитой.)

Позднее кистеперые рыбы из группы целакантов переселились опять в море. Но им там не повезло: они неожиданно вымерли (все, кроме знаменитой латимерии, открытие которой недавно наделало столько шуму).

Кистеперых, которые сохранили верность пресным водам, ожидало великое будущее: им было суждено породить ихтиостегов — прямых предков всех четвероногих и пернатых обитателей суши.

У древних рыб с легкими были удивительные лапоподобные плавники с членистым скелетом, похожим на кисть, очень подвижные и мускулистые. На этих плавниках они ползали по дну. Наверное, вылезали и на берег, чтобы спокойно здесь подышать и отдохнуть. (Суша в ту пору была пустынна — идеальное место для ищущих уединения.) Постепенно плавники-ходули превратились в настоящие лапы. Рыбы вышли из воды и стали жить на суше.

Но какая же причина побудила рыб, которые, надо полагать, чувствовали себя в воде совсем неплохо, покинуть родную стихию? Недостаток кислорода?

Нет, кислорода хватало. Когда в затхлой воде его становилось мало, они могли подняться на поверхность и дышать чистым воздухом. Итак, недостаток кислорода в воде не мог служить причиной, заставившей рыб переменить место жительства.

Может быть, их выгнал на сушу голод?

Тоже нет, потому что суша в то время была более пустынна и беднее пищей, чем моря и озера.

Может быть, опасность?

Нет, и не опасность, так как кистеперые рыбы были самыми крупными и сильными хищниками в озерах той эпохи.

Стремление остаться в воде — вот что побудило покинуть воду! Это звучит парадоксально, но именно к такому заключению пришли ученые, внимательно исследовав возможные причины. В ту далекую эпоху неглубокие сухопутные водоемы часто пересыхали. Озера превращались в болота, а те в лужи. Наконец, под палящими лучами солнца высыхали и лужи. Кистеперые рыбы, которые на своих удивительных плавниках умели неплохо ползать по дну, чтобы не погибнуть, должны были искать новые убежища, новые лужи, наполненные водой.

В поисках воды рыбам приходилось проползать по берегу значительные расстояния. И выживали те, кто хорошо ползал, кто лучше мог приспособиться к сухопутному образу жизни. Так постепенно благодаря суровому отбору рыбы, искавшие воду, обрели новую родину. Они стали обитателями двух стихий — воды и суши. Произошли земноводные животные, или амфибии, а от них — пресмыкающиеся, затем млекопитающие и птицы. И наконец, по планете зашагал человек! Тут мы слишком забежали вперед. Пока из гигантской «лягушки» получился человек, прошло без малого 400 миллионов лет. Так что последуем по порядку. На очереди у нас амфибии.

Но, прежде чем пойдет о них рассказ, попытаемся найти ответ на такой кардинальный вопрос: какие кормовые ресурсы лежат в основе жизни на Земле?

Чем кормятся хищники, понятно и без лишних слов. Также ясно, чем сыты травоядные животные — их жертвы. Но ведь ни те, ни другие не создают из неорганических веществ органические, а лишь поедают последние в готовом виде. Так кто же наполняет органической продукцией кормушки для всех представителей животного царства?

Все организмы, живя, питаясь и умирая, приводят в движение гигантский «маховик» круговорота жизни и смерти. У «колеса» три фазы вращения. В каждой из них роль главного двигателя выполняет особая группа живых созданий. В первой — продуценты, во второй — консументы, в третьей — редуценты. В первой фазе из воздуха и солей земли создается органическое вещество, во второй — оно преобразуется в новые формы; в третьей — распадаясь, вновь возвращается в землю и воздух.

Продуценты у нас растения, только они наделены волшебным хлорофиллом, способным консервировать солнечную энергию в белках, сахарах и жирах, создавая их из воды и углекислого газа и других веществ, добытых из почвы. Сахар растения растворяют в своих соках, а кислород выделяют в атмосферу (если растение сухопутное) или в воду (если оно водное). Эти интимнейшие процессы созидания протекают в крупинках хлорофилла, наполняющих все зеленые ткани растений.

Все органические вещества, изготовленные растениями, Тимирязев называл концентратами солнечной энергии, или, попросту говоря, солнечными консервами.

Животные питаются уже готовыми продуктами, синтезированными растениями. Их, животных, называют поэтому консументами — пожирателями. Животные, кстати сказать, и дышат кислородом, который выделяют при фотосинтезе растения. Когда-то, на заре жизни, до того, как разрослись на Земле леса, в атмосфере почти не было кислорода, и тогда на планете, надо полагать, очень трудно дышалось. Это растения напустили под голубой купол животворный газ. Они и сейчас продолжают пополнять его запасы. Ночью (в темноте) хлорофилл не работает, кислорода в воздухе меньше, а углекислого газа больше, чем днем.

Животные тоже не остаются, так сказать, в долгу перед зелеными кормильцами: когда дышат, выделяют в воздух и воду (если живут в море) много углекислого газа, растения, как известно, им питаются. А после смерти своей консументы оставляют продуцентам бесценное наследство — полные питательных веществ трупы.

Тут за них принимаются редуценты — бактерии: разлагают на составные части, которые затем легко усваивают из земли, воды и воздуха растения, вновь создавая из них сложные органические продукты. «Колесо жизни» совершает полный оборот.

Чтобы полнее была картина развития животных, посмотрим, как параллельно с ними шло возникновение, усложнение и совершенствование продуцентов.