Умный и сознающий. 4 миллиарда лет эволюции мозга

Уникальное строение тел животных, относящихся к разным видам, объясняется различиями в экспрессии генов. Отдельно нужно отметить тот факт, что у первичноротых и беспозвоночных вторичноротых имеется всего один набор (кластер) гомеозисных генов, тогда как у позвоночных таких наборов четыре. Другими словами, в процессе происхождения позвоночных от беспозвоночных хордовых гомеозисные гены несколько раз дуплицировались. Такие дупликации генов – мощное средство усложнения тел у позвоночных[42].

Глава 34 Водная жизнь

Жизнь позвоночных началась в океанах. Обычно говорят, что первыми позвоночными были рыбы, и, без сомнения, они – старейшие из существующих позвоночных. Предшественником рыб было существо, занимавшее срединное положение между беспозвоночными хордовыми и рыбами. Возраст ископаемых останков этого существа исчисляется примерно 530 миллионами лет; его назвали «хайкоуэлла» (лат. Haikouella) – по названию местечка в Китае, близ которого были найдены останки. Оказалось, что строение хайкоуэллы является переходным звеном между нотохордом и примитивным позвоночным столбом – это нотохорд с сегментами. У хайкоуэллы нет всех признаков строения, характерных для позвоночных, которые перечислены в таблице 34.1, но их все равно больше, чем у примитивных хордовых, так что она вполне может считаться позвоночным. Таким образом, история рыб начинается с хайкоуэллы (рисунок 34.1).

Рисунок 34.1. Древо семейства позвоночных

Рыбы появились примерно 520 миллионов лет назад во время Кембрийского взрыва. У первых рыб костей не было, а скелеты состояли из хрящей, поэтому эту подгруппу так и назвали – хрящевые рыбы.

Изначально у хрящевых рыб не было челюстей. Рот у них был всегда открыт, в нем присутствовали постоянные примитивные зубы, выполнявшие функцию фильтра. В отличие от пассивного поведения также фильтрующих воду ланцетников, эти бесчелюстные животные были активными хищниками. Они питались, когда, двигаясь вперед, процеживали сквозь зубы богатую детритом воду или когда копошились в донном песке, насыщенном органическим материалом. Кроме того, они могли ртом присосаться к крупной жертве и высасывать из нее питательные вещества. Дышали они жабрами, которые, как и у первых хордовых, выделяли из воды кислород. Миноги и миксины, ключевые представители этой группы, за миллионы лет своего существования практически не изменились[43].

Примерно 510 миллионов лет назад строение первых позвоночных претерпело кардинальное изменение: части жабр хрящевых рыб превратились в челюсти с мощными мышцами и зубами (рисунок 34.2). У некоторых хрящевых рыб, таких как скаты, зубы плоские; они предназначены для разминания рыбы, потому что мертвую растертую рыбу проще переваривать. У других, таких как акулы, острые зубы крепятся к челюстям, что делает их стремительными свирепыми хищниками; к слову, эта репутация сохраняется за ними и по сей день[44].

Рисунок 34.2. Как из жабр развивались челюсти

С уверенностью можно говорить о том, что самой многочисленной категорией челюстных рыб были те, у которых скелеты состояли из костей. Костные рыбы появились примерно 480 миллионов лет назад. В отличие от их хрящевых сородичей, которые являются плотоядными хищниками, диета у костных рыб была намного разнообразнее: некоторые из них были плотоядными, другие питались растительной пищей, а третьи вообще были всеядными. Древние костные рыбы разделились на две группы, в одну из которых вошли животные, которых мы и сегодня называем рыбами (например, окунь, лосось, скумбрия, пиранья или барракуда), но правильнее – лучеперые рыбы. Плавники у них похожи на веер или луч и состоят из множества мелких косточек, покрытых тонким слоем кожи.

Рыбы дышат кислородом, который они извлекают из воды при помощи жабр. Как мы выяснили, жабры – это черта, характерная для эмбрионов позвоночных. Костные рыбы используют жабры не только для дыхания, но еще и для заполнения воздухом плавательного пузыря, за счет которого они перемещаются в воде и замирают. Костные рыбы способны дышать, не совершая никаких движений, а хрящевым рыбам, таким как акулы, приходится постоянно двигаться для того, чтобы пропускать содержащую кислород воду сквозь жабры; плавательного пузыря у них нет, поэтому они тонут, если не двигаются. Такие рыбы чрезвычайно активны: иногда можно услышать высказывание, что акулы никогда не спят, правда, некоторые акулы отдыхают, неподвижно замирая на дне и повернувшись в сторону течения.