Пламенный насос. Естественная история сердца

Я рос на южном берегу Лонг-Айленда и провел значительную часть детства и подросткового возраста, ловя рыбу у окрестных доков и пляжей. Вездесущие «резиновые капли», приросшие к пирсам и докам возле моего дома, были куда менее интересны, чем синие крабы, иглобрюхи и камбала. Эти капли часто называют «морскими брызгами» за их способность извергать из воронкообразных сифонов потоки воды – обычно когда их отрывают от пристанища, чтобы разглядеть, – в чем иногда был повинен и я. Однако я и понятия не имел, что с точки зрения эволюции эти похожие на картофелины шары были куда ближе ко мне и моим друзьям, чем к синим крабам, которых мы вылавливали с помощью сетей и фар.

Протохордовые – термин, который используется для описания нескольких групп беспозвоночных, считающихся ближайшими родственниками позвоночных. Протохордовые включают в себя несколько морских видов, например похожих на головастиков ланцетников (подтип бесчерепные) и миниатюрные желеобразные бочки под названием «асцидии» (они же оболочники или личиночнохордовые). Хотя трудно увязать внешность взрослых асцидий с синими китами или людьми, ученые полагают, что их личинки дают близкое представление о том, как выглядел предок первого позвоночного. Теперь, в продолжение нашей истории, мы узнаем, как эволюция изменила сердца позвоночных и как из простой трубки наших далеких протохордовых родственников возникло все разнообразие форм, включая четырехкамерное сердце синих китов и настырных двуногих, ответственных за то, что последние почти вымерли.

Личинки асцидий не имеют ничего общего со своими взрослыми формами: у них есть хвосты, которые позволяют перемещаться удлиненным телам, придавая им вид неких безголовых головастиков – который никогда не завоюет популярность у настоящих головастиков. В конце концов, пловцы, когда-то считавшиеся совершенно отдельным от взрослых асцидий видом, прицепляются к доку или подобной поверхности. Их все более студенистые тела рассасывают хвосты, отращивают пару впускных и выпускных сифонов и проводят остаток жизни, фильтруя планктон и детрит.

Хотя и это превращение из подвижного в неподвижный организм интересно, самая, возможно, захватывающая вещь в асцидии – ее сердце. Ученые, например Аннетт Хеллбах из Института биохимии Общества Макса Планка, считают, что трубчатое сердце асцидии – предшественник сердца позвоночных, особенно потому, что в нем есть электрическая проводящая система, которая позволяет обоим типам сердец генерировать свой собственный ритм ударов. Хеллбах и ее коллеги обнаружили, что сердце асцидии «сокращается от одного конца к другому, останавливается на короткое время, а потом начинает сокращаться в другом направлении»[54] ³². Ученые также выделили клетки, которые располагаются на протяжении трубчатого сердца и реагируют на химические соединения, снижающие частоту сердечных сокращений. Эти клетки очень похожи на водители ритма, которые мы обсуждали раньше, обнаруженные у людей и других позвоночных животных.

Мы прерываем эту историю для краткой консультации на тему эволюции: читатели не должны пасть жертвой мнения, что термин «предшественник» (вроде использовавшегося выше) подразумевает, будто именно этот вид асцидий развился в то, что можно считать первым позвоночным пловцом. Скорее идея заключается в том, что древний предок современных асцидий мог развить достаточно приспособлений (например, отбросил стадию взрослой двугорлой банки и сформировал опорный стержень на дорсальной стороне), чтобы в случае, если какие-то люди спустя полмиллиарда лет найдут его окаменелость, они могли бы решить, что это создание больше нельзя классифицировать как протохордовое, и это хордовое[55], вполне возможно, древняя рыба.

Рыбы, амфибии и рептилии дают возможность бегло взглянуть, вероятно, на величайший сюжет естественной истории, начавшийся в море примерно 500 миллионов лет назад. Существует множество прекрасных книг, посвященных пересказу этой истории в замечательных деталях, – я особенно рекомендую «Внутреннюю рыбу» Нила Шубина[56]. Через притирки и старты, катаклизмы и удачные прорывы ветвистое дерево эволюции позвоночных привело некоторых из этих созданий от водного к наземному образу жизни, от обитания в неглубоких, теплых, бедных кислородом заводях до робкой, но в конечном счете успешной колонизации земли, моря и воздуха. Но для того, чтобы это могло случиться, в типичных для рыб системах органов должны были сформироваться серьезные эволюционные изменения, особенно в кровеносной и дыхательной.

Еще несколько строк социальной рекламы: было бы чертовски неверно предполагать, будто современные рыбы находятся на пути превращения в полурыб-полуамфибий[57] и что этим амфибиям потом придется развивать сухопутные черты рептилий и млекопитающих. Подобный ход мысли заставляет некоторых несведущих людей спрашивать, почему современные шимпанзе не эволюционируют в людей. Короче говоря, эволюция действует не так.