Как живые: Двуногие змеи, акулы-зомби и другие исчезнувшие животные
Шрифт:
Тело покрыто эллипсовидной крупной (до 15 см длиной у ископаемых форм) чешуей особого (эласмоидного) типа. У африканской латимерии она очень яркая – цвета индиго. Чешуя состоит из тонкого внешнего костного и гораздо более массивного внутреннего коллагенового слоев. Коллагеновая подложка – эласмодин – сложена многочисленными волокнистыми пластинами, причем волокна в соседних пластинах упакованы крест-накрест. На первый взгляд такая чешуя кажется слабой и ненадежной. Это впечатление обманчивое: рыбья шкура настолько крепкая, что на Коморских островах ее используют вместо наждака. Латимерии чешуя, конечно, нужна не в этом качестве: далеко налегающие друг на друга упругие коллагеновые пластины надежно защищают тело от укусов акул равного и чуть большего размера. Шкура выдерживает захват острыми зубами с силой до 25 Н. От больших акул спасает глубина, где целаканты и выжили. Костная поверхность чешуи, в свою очередь, несет многочисленные ребрышки и шипики, которые при движении рыбы ориентированы вдоль встречного потока и тем самым уменьшают
Крючьевидные острые конические зубы и/или мелкие зубчики образуют две дуги: снизу – на зубных и венечных костях, сверху – на челюстных, нёбнокрыловидных и сошниках. Зубы покрыты эмалью, а основу образует складчатый дентин (плицидентин) – так же как у древних четвероногих позвоночных. (Раньше по таким зубам выделялась большая группа земноводных – лабиринтодонты.)
Жаберные дуги несут костяные зубцы вместо мягких жаберных тычинок. Есть спиральный клапан в кишечнике и артериальный конус в сердце, как у живых и ископаемых представителей древних эволюционных ветвей костных и хрящевых рыб. Осморегуляция (выравнивание давления между морской водой и внутренней средой) осуществляется удержанием в крови мочевины и триметиламин-N-оксида, а также с помощью ректальной железы, выделяющей избыточную соль, – опять же как у хрящевых. Присутствие азотистого соединения особенно интересно, поскольку оно отменно работает в бескислородных условиях, а латимерию давно подозревают в том, что она хорошо приспособилась к среде с пониженным содержанием кислорода. (Из-за этих веществ разлагающийся целакант отвратительно пахнет, с чем пришлось столкнуться мисс Латимер, когда она пыталась сохранить первую пойманную рыбу.)
Спинной мозг заключен в канал, стенки которого укреплены хрящевыми и костными дугами. Каждая дуга переходит в невральный шиповидный отросток, образованный хрящевым стержнем и костной оболочкой. Поскольку хрящ обычно не сохраняется, в ископаемом виде получаем полый шип, который и дал название целакантам (от греч. ?????? – «пустой» и ?????? – «колючка»).
Мозговая коробка не цельная, как у других современных костных рыб. Она состоит из двух обособленных монолитных блоков – рыльного, или обонятельно-клиновидного (этмосфеноидного), спереди и затылочно-ушного (отико-окципитального) сзади. Снаружи черепа шов проходит между теменными и заднетеменными костями. Положение очень толстой (4 см в диаметре) хорды, которая прободает задний блок черепа и прирастает вершиной к торцу рыльного, видимо, и предопределило появление межчерепного зазора. Благодаря этому подвижному сочленению пара мощных веретеновидных подчерепных мышц, оттягивая рыло вниз и назад, усиливает захват добычи челюстями. Чтобы задрать его вверх, латимерия подключает удивительный механизм, который сейчас больше ни у кого не встречается. Используя всю мощь плавательной мускулатуры тела, она сжимает хорду; та, будучи несжимаемой, давит прямо в центр переднего блока черепа (нужная дырка-то там имеется), толкая его вперед, и пасть разевается.
В рыльном блоке просматривается обширная разветвленная полость, которая в свое время заставила Джона Смита задаться вопросом: не могла ли она вмещать электросенсорный орган, подобный ампулам Лоренцини? Теперь магнитно-резонансная томография подтвердила, что это действительно так. У современных целакантов полость состоит из трех пар взаимно перпендикулярных каналов, создающих трехмерную картину электромагнитного поля и его искажений. Последние подсказывают, что где-то рядом появилась возможная добыча. Расположение полости объясняет загадочное поведение латимерии, которая предпочитает ночами дрейфовать по воле морских течений, время от времени зависая вниз головой. В этот момент ее электролокатор сканирует поверхность дна в поисках незаметной для прочих органов пищи. Интересно, что у палеозойских целакантов электрочувствительные каналы располагались на рыле, как у других рыб, использующих подобное приспособление. Это сходство указывает на то, что и электросенсорный орган, и чувствительность к низкочастотным токам были рыбами унаследованы от общих бесчелюстных предков.
По мере развития мозг латимерии претерпевает значительные изменения. У плода, пока он находится в утробе матери и удивительно похож на головастика, мозговая полость относительно широкая, с короткими обонятельными каналами, уходящими в далеко расставленные носовые капсулы, а ямка для гипофиза – мелкая. Такой же была эта полость у древних костных, хрящевых и пластинокожих рыб. У взрослеющих мальков обонятельные каналы удлиняются, а гипофизарная ямка углубляется вперед и вниз, как у всех мясистолопастных рыб. При этом объем хорды возрастает сильнее, чем объем мозга, который у полутораметровой рыбины оказался буквально вжат в заднюю часть черепа, где занимает всего 1 % объема мозговой полости. Остальное пространство заплыло жиром, причем в прямом смысле. Этим целаканты, в том числе латимерия, отличаются от других мясистолопастных рыб и от любых современных позвоночных вообще. И в кого дальше с таким мозгом можно было эволюционировать? Только в реликты. (Подобный «скукоженный» мозг есть еще у глубоководных акул и скатов.)
Латимерия донесла до нас потрясающее сочетание признаков хрящевых, лучеперых и мясистолопастных рыб, подсказывая, как выглядели их общие предки. Поскольку темпы морфологических преобразований (изменений внешности и внутреннего строения) у целакантов ниже примерно в три раза, чем у костистых
Дальше случилось с целакантами вот что. В мезозойскую эру они изобиловали и в морях, и в пресных водоемах. Хотя видов было немного, они сильно отличались друг от друга: кто носил шлем на голове, словно пластинокожая рыба, кто отрастил длиннющий мясистый спинной плавник… В полноводных северных реках Африки (там, где сейчас расстилается бескрайняя Сахара), 6-метровых рыбин охотно вкушали спинозавры. В конце мелового периода «наземные» мясистолопастные исчезли, и остались лишь глубоководные латимерии. К сожалению, о кайнозойских глубоководных отложениях мы можем судить только по материалам морского бурения. Мелкие раковины фораминифер попадаются десятками тысяч, почти незаметные раковинки кокколитофорид – миллионами. Но пробурить скважину и извлечь керн с костями целаканта – это все равно что найти в стоге сена даже не пресловутую иголку, а контактную линзу.
Мезозойские целаканты, в свою очередь, отличались от более древних. Чтобы в этом убедиться, надо копнуть или, поскольку мы имеем дело с рыбами, нырнуть еще глубже – в моря середины девонского периода (410–375 млн лет назад). В ту пору у первых целакантов, подобных шошонии (Shoshonia, названной в честь индейского племени шошонов, населявших американский Вайоминг), широкие грудные плавники несли по краю многочисленные тонкие кожные косточки – плавниковые лучи (лепидотрихии), словно у каких-нибудь лучеперых рыб. Но эти косточки, не являясь цельными, состояли из нескольких сочленений. И весь скелет плавников (конечностей) был асимметричным, как у четвероногих. Удлиненные радиалии (по сути, фаланги пальцев) упирались в концы плавниковых лучей, а их, свою очередь, подпирали коротенькие метаптеригии (кости будущего запястья). «Пальцев», конечно, на первых порах получилось многовато, тем более что к каждому метаптеригию подходила пара радиалий, но в девонском периоде в их количестве никто себя не ограничивал. Получилось, что грудной плавник, оставаясь плавательной лопастью, уже приобретал внутренние черты передней лапы.
Гены, регулирующие развитие пояса конечностей вплоть до пальцев (и запястья/щиколотки), которые отсутствуют у всех обычных рыб, как раз «уцелели» у латимерии. Правда, у нее они отвечают за полное развитие плавников и, значит, в ходе эволюции четвероногих переключились на другие детали конечностей. (Это не единственные гены, роднящие целакантов с наземными позвоночными. У них, например, найдено довольно много таких молекулярных элементов, кодирующих рецепторы феромонов и запахов, которые хорошо работают именно в воздушной среде.)
Для нас же сейчас важнее отметить, что ранне- и среднедевонские мясистолопастные рыбы еще сохраняли особенности и лучеперых, и двоякодышащих, и целакантов, но в чем-то уже уподобились первым наземным позвоночным. Двоякодышащие и предки латимерии как бы остановились на достигнутом, хотя не совсем и не насовсем (и ныне представлены горсткой видов), а лучеперые и будущие четвероноги начали стремительно завоевывать кто океан, а кто сушу (на тот момент – ее узкую прибрежную полосу). Куда эволюция завела первых, мы узнали из предыдущей части книги. А сейчас отправимся в дальний путь вместе со вторыми – шаг за шагом, пусть и шагать им, казалось бы, на первых порах было нечем.