Эволюция для всех, или Путь кентавра

С самого начала ископаемые панцирноголовые по строению позвонков делятся на две большие группы, от одной из них (лепоспондилов — тонкопозвонковых) можно протянуть ниточку хвостатых и безногих, а от другой (апсидоспондилов — дугопозвонковых) — бесхвостых земноводных потомков.

Ну а прочие четвероногие? Рептилии, первые скелеты которых попадаются в слоях возрастом триста миллионов лет? Они произошли от земноводных, это ясно, но от каких же? Кто ближе современной ящерице — хвостатый, похожий на нее, тритон или бесхвостая лягушка?

И тут мы, вслед за учеными, должны понять и осознать некоторые удивительные парадоксы родства в мире живого.

Если современные рептилии произошли от лабиринтодонтов, древних близких родичей лягушек, а похоже, что это именно так, то, выходит, лягушки нынешним ящерицам, крокодилам и их близким родичам — птицам ближе, чем тритон. Общий кистеперый предок тритона и лягушки жил в девоне, то есть раньше, чем карбоновый лабиринтодонт — общий предок лягушки и… скворца! Но если так, выходит, что птицы, высокоорганизованные существа с горячей кровью, более близкие родственники земноводной лягушке, чем земноводные же тритоны! Чепуха какая-то!

Помнишь, мы говорили, что давняя заветная мечта биологов — построить абсолютную естественную систему всех живых организмов. Эта идеальная система одновременно расставила бы все живые существа по полочкам — по порядку, по свойствам и в то же время отразила бы и реальные родственные — генеалогические — взаимоотношения организмов.

И вот получается: обычно такая идеальная классификация просто невозможна. Животные с «одной полочки» — земноводные — могут быть более дальними между собой родственниками, чем животные из разных классов — лягушки и птицы.

Раз уж зашла речь о птицах… Птицы, крокодилы ну и, скажем, серый варан, большая ящерица пустыни, ее так и называют «крокодил пустыни», — кто кому родней из этой троицы?

Даже на вид они похожи — крокодил и варан. А птица, ну, к примеру, воробей, что в его облике общего с крокодилом?

Но они родственники, причем более близкие, чем крокодил и варан. Английский палеонтолог А. Д. Уокер объявил, что выследил, нашел общего предка крокодилов и птиц. Этот ящер — сфенозух — жил в триасе всего двести миллионов лет назад. Сфенозухи лазали по деревьям. Часть потомков сфенозуха отрастила перья (из чешуи) и стала прыгать все дальше, пока не научилась парить (может быть, перья первоначально появились как средство защиты от холода — эти потомки сфенозуха становились теплокровными). Когда птицеящер замахал крыльями, чтобы полететь, он уже был настоящей птицей, только, может быть, вначале еще шипел по-змеиному, да в клюве еще оставались настоящие ящеровые зубы.

Другая ветвь этих интересных ящеров спустилась с деревьев, а потом и в воду заползла и стала превращаться в крокодилов. Если присмотреться внимательно, то не один сохранившийся общий признак выдаст близкое родство воробья и крокодила. А вот варан и сфенозух более отдаленные родственники — их общий предок жил еще раньше.

Вот так непросто обстоит дело с родством и классификацией в мире живых и вымерших животных.

Впрочем, мы забежали вперед. Общий земноводный предок крокодилов, черепах, птиц и чешуйчатых современных ящериц (общее имя всех этих животных — завропсиды) жил на Земле в конце каменноугольного периода. А сфенозух и того позже. Самое время задать вопрос: а мы, а наши млекопитающие родственники? Мы-то произошли от пресмыкающихся? Тогда был ли предок завропсид и нашим предком? Ответы на эти два вопроса прозвучат на первый взгляд странно: да, мы произошли от пресмыкающихся. Но предок завропсид нашим предком не был. Современные пресмыкающиеся и птицы нам, может быть, более дальняя родня, чем более древние, в целом, земноводные! А общий наш предок — с тем же скворцом, может быть, был… опять-таки кистеперой или двоякодышащей рыбой!

ВЕЛИКИЙ ПЕРЕЛОМ

Не нужно забывать, что палеонтологи обычно имеют дело только с костями, да еще часто с далеко не полным их набором. По костям специалист может угадать, додумать многое. Но далеко не все.

Ускользает и важнейшая грань, великий перелом в истории наших предков — переход к полной независимости от воды как колыбели икринок и личинок. Скелет первого пресмыкающегося мог ни в чем не отличаться от скелета его земноводного ближайшего предка. Но самка этого животного уже не метала икру в воду, а откладывала яйца на суше. Яйца были в плотной оболочке: зародыш оказывался как бы в скафандре, окруженный жидкостью. Мешок, заполненный жидкостью, есть и вокруг развивающегося внутри матери звереныша — зародыша млекопитающего. Мешок называется амнионом. И по этому главному признаку все позвоночные животные делятся на две большие, главные группы: амнионные (амниоты) — звери и рептилии и безамнионные (анамнии) — рыбы и амфибии. Этот переход к «амнионности» был в развитии наших предков очень важным, важнее даже перехода к млекопитанию, и таким же важным, как появление спинного хребта и кусающей челюсти.

Итак, панцирноголовые карбона были очень четко разделены на лепоспондилов — предков нынешних хвостатых и безногих земноводных и апсидоспондилов-лабиринтодонтов — предков лягушек и многих ящеров, включая современных пресмыкающихся и птиц.

Панцирноголовые еще могли дышать кожей, кожа у них была влажная. Стегоцефалы и на суше были как бы в своей водной стихии, создаваемой ими самими. Но при этом они непрерывно теряли воду — вода испарялась. И, побыв недолго на суше, стегоцефал стремился скорее окунуться, иначе ему был конец.

Но постепенно некоторые стегоцефалы стали меняться. Улабиринтодонтов, предков лягушек, ящериц и птиц, полость рыбьего брызгальца (этот орган произошел от того же жаберного отверстия, которое осталось «без работы», когда одна из жаберных дуг превращалась в челюсть) заполнилась воздухом и стала сначала резонатором, а потом и полостью среднего уха. На месте исчезающей жаберной крышки появилась барабанная перепонка, а одна из косточек бывшей жаберной дуги стала стремечком — слуховой косточкой, передающей звуковые колебания от барабанной перепонки к внутреннему уху. Это стремечко есть и у человека…

Теперь лабиринтодонты хорошо слышали. Им не нужно было больше прижиматься к Земле, когда хотелось что-то расслышать через почву и кости скелета (так до сих пор иногда слушают тритоны и саламандры — хвостатые потомки древних стегоцефалов, не прошедшие по лабиринтодонтному пути развития).

Лабиринтодонты и некоторые другие стегоцефалы продвигались к новому уровню организации — рептильности.

И опять, как в случае перехода от рыб к амфибиям, трудно указать точно «лягушкоящера» — родоначальника пресмыкающихся и предка млекопитающих. Их было несколько групп, этих «мозаичных», как говорят палеонтологи, чтобы не сказать грубее — «химерных» существ, причудливо составленных из признаков амфибий и признаков пресмыкающихся. Сейчас довольно хорошо известны три-четыре такие группы лягушкоящеровых «кентавров» — эмболомеры, сеймуриаморфы, микрозавры, антракозавры… Кто-то из них мог оказаться тупиковой ветвью. Кто-то стал предком нынешних пресмыкающихся и птиц… Кто-то мог дать начало другой ветви пресмыкающихся, которая, пройдя через «зве-роящеровую стадию», могла достичь уровня млекопитающих… Но кто именно и чьим именно стал предком?

ЛЯГУШКОЯЩЕРЫ

Некоторые ученые так и выделяют всех (или часть) этих животных — разных и, вероятно, не близко родственных друг другу животных, начавших превращаться в рептилий, — в особый подкласс батрахозавров, то есть лягушкоящеров. Каждый из батрахозавров «шел в рептильность» своим путем: одни новые признаки приобретая, другие нет. Очень может быть, что некоторые лягушкоящеры еще метали икру в воду, а другие уже несли яйца на суше. Во всяком случае, точно установлено, что у некоторых из сеймуриаморфов были дышащие жабрами водоплавающие личинки.

Может быть, первыми настоящими рептилиями можно считать тех четвероногих, которые перестали дышать по-лягушачьи? Если ты присмотришься к лягушке, тебе может показаться, что она не дышит. Только горлышко как будто ходит вверх-вниз. Скелет лягушки устроен так, что она не может вздохнуть. Она втягивает воздух в рот, плотно закрывает его и с силой закачивает этот воздух в легкие, полнимая дно ротовой полости. Если животное уже умеет вздыхать с помощью грудной клетки — это должно отразиться на его скелете.