Нескучная биология

Синапсиды появились в середине карбона, рептилии на пару десятков миллионов лет позднее. И те и другие были довольно мелкими существами, длина их тела не превышала полуметра. Длинный хвост, хорошо развитые лапки, небольшая голова, – все свидетельствует о том, что они были довольно подвижными. Они, вероятно, умели лазать по камням и бурелому, заглядывали во все щели, разыскивали и поедали беспозвоночных. Их мелкие и острые зубы говорят о том, что именно насекомые, пауки и многоножки служили им добычей. И внешностью и поведением они напоминали современных ящериц.

Строение яйца: 1 – белок; 2 – халаза; 3 – развивающийся эмбрион; 4 – желток

И рептилии, и синапсиды имели невиданное до тех пор в мире позвоночных строение яйца. По одной из особенностей этого яйца – амниону – обе эти ветви называют амниотами. Еще их всех называют высшими позвоночными. А всех прочих позвоночных – анамниями или низшими. У амниот яйцо, проходя перед откладкой через яйцеводы самки, стало одеваться двумя оболочками. Внутренняя состоит из пропитанного водой белка. Наружная оболочка сухая, кожистая скорлупа, плохо проницаемая для воды, часто с твердым известковым слоем на поверхности. Чтобы зародыш мог спокойно развиваться, яйцо стало снабжаться очень большим запасом питательных веществ – желтком. Желток есть в яйцах всех животных, от червей до амфибий. Но там его обычно мало и из яйца выходит очень мелкая и, по сути, недоразвитая личинка.

И желтком, и оболочками яйца снабжает зародыш мать. Но и сам зародыш не сидит сложа руки. Начав развиваться, он отращивает вокруг себя собственную двойную оболочку, наполненную жидкостью, и оказывается в уютной упаковке, вроде водяного матраса. Называется этот матрас – амнион. Но зародышу нужно еще и дышать. Хотя скорлупа яйца и пропускает кислород, но яйцо, снабженное запасами воды и желтка, оказывается весьма крупным. А кислорода в крупном яйце зародышу всегда не хватает. Кроме того, водонепроницаемая оболочка не позволяет выводить из яйца продукты обмена зародыша. И у зародыша начинает развиваться особый мешок с замысловатым названием аллантоис. Этот мешок, протиснувшись из под амниона и сплющившись, расползается под внешними оболочками яйца, окружая зародыш с амнионом. Внутренность этого «мешка» служит накопителем отбросов. А его оболочка, густо пронизанная кровеносными сосудами, служит зародышу органом дыхания. Зародыш в таком яйце не нуждается в воде, защищен от высыхания (и, кстати, от многих паразитов, хищников и микроорганизмов), и может спокойно развиваться на суше. Амниоты бесповоротно рвут связь с водоемами и становятся настоящими сухопутными животными.

Млекопитающие, кстати, довольно долго откладывали яйца, утконосы и ехидны продолжают это делать до сих пор. Живорождение они разработали позже и воспользовались аллантоисом для прямого подключения зародыша к кровеносной системе матери. Аллантоис зародыша срастается со стенкой матки – мускулистого мешка, который служит своего рода инкубатором. А кровеносные сосуды соединяются с кровеносными сосудами матки. Теперь аллантоис называется плацентой, а наружные яйцевые оболочки – белок и скорлупа – теряются за ненадобностью. Амнион же сохраняется, он предохраняет плод от травм. Только перед самыми родами он лопается, амниотическая жидкость вытекает (отходят воды), а ребенок (теленок, щенок или мышонок) появляются на свет или разорвав амнион окончательно, или прямо в нем, и тогда про них говорят, что они «родились в рубашке».

Что дальше?

Любое животное, если оно хочет двигаться по пути прогресса, должно решить несколько задач. Поскольку для животного прогресс, это прогресс поведения, движения, то в первую очередь нужно решить вопрос лучшего обеспечения организма топливом и кислородом. Это необходимо, кроме всего прочего, для развития более совершенного центра управления – мозга. Мозг амниот уже достаточно сложная машина и чтобы он работал эффективно желательна высокая и постоянная температура тела. Сложнейшие комплексы биохимических реакций, идущих в нервных клетках, весьма болезненно реагируют на скачки температуры. Весь этот клубок взаимосвязанных проблем требовал перестройки кровеносной системы, в том числе системы управления сосудами. Кровь не только разносит по телу кислород и пищу, она, вдобавок, несет тепло. Тепло выделяют интенсивно работающие внутренние органы, не только мышцы, очень много тепла выделяется при переваривании пищи, при работе печени, греется при работе мозг. Поверхностные сосуды либо теряют тепло – в холодную погоду, – либо перегреваются – в жару. Поддержание постоянной температуры тела, это умение так регулировать интенсивность кровотока между разными частями тела, чтобы поддерживать равновесие между приходом и расходом тепла. Второй комплекс задач связан уже непосредственно с движением – требуется перестройка скелета и мышечной системы.

Ранняя синапсида биорамазух