Палеонтология антрополога. Три эры под одной обложкой
Шрифт:
В сланцах Бёрджес сохранились отпечатки Herpetogaster collinsi, сегментированного жирного трёхсантиметрового червяка с растопыренными ветвистыми щупальцами, прикреплённого к почве тоненьким стебельком, внешне среднего между крыложаберными и кишечнодышащими, родственником каковых (и иглокожих тоже) он и являлся; Spartobranchus tenuis – ещё один червяк, сочетающий признаки тех и других, но с перевесом в сторону кишечнодышащих. Другое вероятное полухордовое – Oesia disjuncta, которое первоначально было описано как многощетинковый червь, но одновременно напоминает и щетинкочелюстных.
Herpetogaster collinsi
Ещё одна группа нелепых родственников – ветуликолии Vetulicolia; возможно, они тоже были полухордовыми, хотя это не окончательный факт. Древнейшие Vetulicola, Didazoon, Xidazoon и Pomatrum найдены в нижнем кембрии Китая, а Banffia – в Бёрджесе. Передняя часть этих
Pomatrum
Промежуточное положение между ветуликолиями, полухордовыми и хордовыми занимают Yunnanozoa (или Yunnanozoonidae, если они не удостаиваются ранга класса, а включаются в какой-то из вышеперечисленных). Самые известные представители – Yunnanozoon lividum и Haikouella jianshanensis из Чэнцзяна и Haikouella lanceolata из Хайкоу. От них остались тысячи отпечатков фантастической сохранности, но это не спасает палеонтологов от сомнений. С одной стороны, юннанозоон и хайкоуелла очень похожи на горбатых ланцетников, у них есть жаберные щели с вроде бы жаберными дугами, вроде бы нотохорд и вроде бы спинной нервный ствол. Однако одновременно вроде бы имеется и брюшной нервный ствол, а в строении кожи, мышц, дыхательной, кровеносной и нервной систем при желании можно найти уйму отличий от идеала хордовых. При более внимательном рассмотрении наличие хорды и жаберных дуг уже выглядит очень сомнительным, а сегментированная кутикула на спине вообще больше напоминает покровы ветуликолий, тогда как нижняя сторона тела вовсе не разделена на миомеры, как бы должно у хордовых. Вокруг рта кругом расположены довольно приличные «зубы», а передний конец увенчан не то круглыми глазами, не то воротничком, аналогичным таковому у кишечнодышащих. В принципе, в такой конфигурации несложно углядеть и черты моллюсков, вероятно, доставшиеся тем и другим от общих ещё вендских предков. Роль юннанозоев в нашей эволюции спорна: одни исследователи считают их первыми позвоночными (только вместо слова «позвоночные» Vertebrata используют термин Cristozoa) и выделяют в группу Procraniata, другие относят их к ветуликолиям или полухордовым.
Banffia
Весь этот сумасшедший аквариум увенчан настоящими хордовыми Chordata.
Как вы там, потомки?
Самые примитивные представители хордовых – ланцетники Branchiostoma, Epigonichthys и Asymmetron – составляют подтип головохордовых Cephalochordata (или Acrania) с единственным отрядом Amphioxiformes (или Amphioxi). Ланцетники – незамутнённые исходники для всех хордовых, обладают самым лаконичным набором признаков и минимальным количеством специализаций. Хорда, глотка с жаберными щелями, почти замкнутая кровеносная система, нервная трубка, отдельные светочувствительные клетки, печёночный вырост; головы нет (головной конец и голова – не синонимы), головного мозга нет, глаз нет, сердца нет (это надо произносить с надрывом, заламывая руки: «У ланцетника нет сердца!!!»), дыхательной системы нет (жаберные отверстия служат не для дыхания, жабр нет, жаберных дуг нет), скелета нет, черепа нет, конечностей нет. Из оригинальностей – только окружающая жаберные отверстия атриальная полость с отверстием наружу – атриопором, что напоминает мантию моллюсков, а также довольно хитрый ротовой аппарат со щупальцами, парусом (диафрагмой со звездообразным ротовым отверстием между предротовой воронкой и глоткой), эндостилем снизу и наджаберной мерцательной бороздкой сверху. Ланцетник втыкается в землю и фильтрует воду, а если его спугнуть, переплывает подальше и снова втыкается. Довольно долго велись споры: действительно ли ланцетник примитивен, или же он вторично упрощён, а какие-то его предки были вполне даже ничего? Но расшифровка генома расставила всё на свои места: ланцетники правда всегда были такими убогими.
Как ни странно, более продвинуты личиночнохордовые оболочники Urochordata (или Tunicata), включающие асцидий, сальп и аппендикулярий. Асцидии Ascidiacea (или Ascidiae) знамениты разницей в уровнях развития личинок и взрослых особей. Личинки похожи на ланцетника – подвижные, имеют рот, глотку и кишечник (хотя и не питаются), жаберные щели, атриальную полость, хорду (трубка с жидкостью), нервную трубку с мозговым пузырём (что даже круче, чем у ланцетника, причём полость этой трубки отверстием-невропором открыта в ротовую полость) и глазок справа. А вот взрослые асцидии больше похожи на губок или полипов – сидячие, без хорды, зато с двумя сифонами, нервная трубка рассасывается в нервный ганглий; появляется сердце, но капилляров нет, а кровеносная система незамкнутая, выделительная система представлена почками накопления (то есть токсины не выводятся из организма, а скапливаются внутри), кроме полового размножения возможно почкование.
В Куньмине обнаружены отпечатки Shankouclava anningense – древнейших оболочников, очень похожих на асцидий.
Как вы там, потомки?
Сальпы Thaliacea (или Salpae) ещё страннее. Личинки группы бочёночников Doliolida имеют хвост и хорду, но сидят неподвижно в яйце, а у огнетелок Pyrosomida и собственно сальп Salpida их вообще нет. Взрослые же особи подвижны, но с двумя сифонами на концах, а потому двигаются реактивным способом. Вроде бы есть полезные органы – глотка, жаберные отверстия, атриальная полость, желудок, кишка, даже сердце (это куда круче, чем у ланцетника!), но вся прогрессивность хоронится убогим нервным ганглием, незамкнутой кровеносной системой, а особенно – колониальностью и чередованием полового и бесполого размножения. Бесполые особи представляют собой плавающую трубу разного калибра и степени вытянутости (известны огнетелки-пиросомы длиной до 20 м), за которой тянется столон, на общий кишечник которого нанизаны зооиды разного назначения, некоторые из которых отпочковывают самостоятельных половых особей; у огнетелок огромное количество зооидов вогнуто в общий купол-тунику. Когда аквалангисты находят такое чудо, они конечно же тут же снимают его на видео и размещают в интернете с припевами типа «ныряльщики нашли в пучинах инопланетянина!!!» или «открыто неизвестное существо».
И уж совсем запредельно космически выглядят аппендикулярии Appendicularia (или Appendiculariae). По сути своей они являются как бы неотеническими личинками асцидий. Существа эти свободноживущие, но сидят в домике из хитина (вещество, входящее в клеточную стенку грибов и экзоскелет членистоногих), на передней стороне которого есть парные окошечки, затянутые кисеёй из застывшей слизи (сетка быстро засоряется, но это не беда – за минуту-другую аппендикулярия строит новый домик), а сзади – выводное отверстие, реактивной струёй из которого вся конструкция движется. Сама зверюшка внутри домика помахивает длинным хвостом, растущим снизу и спереди, и гонит воду через ловчую сеть, приделанную сзади. В пищеварительной системе, кроме ротовой полости и глотки, предусмотрены желудок и прямая кишка. Как ни странно, у аппендикулярий есть хорда; нервная трубка с мозговым пузырьком личинки превращается в надглоточный ганглий и нервный ствол с ганглиями у взрослой особи; имеется пара жаберных отверстий, но нет атриальной полости; есть сердце, но кровеносная система открытая; органы выделения отсутствуют; почкования нет, но существа гермафродиты, а чтобы всё было совсем уж безумно, личинки разрывают материнскую особь, которая во время «родов» погибает.
Все эти чудеса говорят только об одном: хорда, трубчатая нервная и замкнутая кровеносная системы, подвижность и сообразительность были в кембрии не такими уж очевидно прогрессивными и выигрышными приобретениями. От всего этого можно было запросто отказаться, вернувшись в безмятежность уровня кишечнополостных или даже растворившись в надёжных объятиях собратьев по колонии. Асцидии пошли по пути Обломова, сальпы воплотили идеал «от каждого по способностям, каждому по потребностям». И только самые примитивные и суетные сделали следующий шаг в нашу сторону.
Наконец, мы встречаемся с нашими непосредственными предками – первыми нормальными хордовыми.
В нижнем кембрии Китая обнаружено довольно много кандидатов на звание «проторыб», более продвинутых, чем ланцетник: одно-трёхсантиметровые, сплющенные с боков Cathaymyrus diadexus, C. haikoensis, Zhongxiniscus intermedius и Zhongjianichthys rostratus.
Zhongjianichthys rostratus
< image l:href="#"/>Myllokunmingia fengjiaoa
Haikouichthys ercaicunensis
Похожие и очень развитые «проторыбы» – китайские Haikouichthys ercaicunensis и Myllokunmingia fengjiaoa – истинные Великие Предки. Их тело было укреплено нотохордом, окружённым хрящевыми позвоночными элементами, мышцы были подразделены на миомеры, причём в форме шевронов, W-образно, как у ланцетника и рыб, плавниковая складка на спине и хвосте укреплена хрящевыми лучами, на голове имелись жабры с жаберными дугами, большие глаза и даже, вероятно, обонятельные и слуховые капсулы, а в «груди» билось сердце (вряд ли, правда, очень горячее).
В канадском Бёрджесе найдены две подобные «почти рыбы» – Pikaia gracilens и Metaspriggina walcotti. Пикайя более странная: она имела кутикулу, два щупальца спереди и перистые выросты по бокам головного конца, которые похожи на параподии многощетинковых червей, но, скорее всего, были наружными жабрами. Плавниковыми лучами, глазами, сердцем, жаберными дугами и даже межжаберными перегородками она не обладала, миомеры были разделены почти ровными линиями. Даже не факт, что у неё были хорда и нервная трубка, а то, что обычно принимается за таковые, может быть гораздо более мощным «дорзальным органом», возможно, запасающим питательные вещества; тоненькие полосочки под ним, вероятно, всё-таки представляют нервный ствол и нотохорд. Сравнение с более древними, но более продвинутыми китайскими «проторыбами» показывает, что пикайя была специализированной тупиковой версией, альтернативой нашему пути, очевидно, менее удачной.
Metaspriggina walcotti
Метасприггина – следующий Великий Предок – гораздо больше похожа на рыбку, у неё есть не только шевропоподобные W-образные миомеры и большие красивые глазки, но и обонятельный орган, и даже зачаток черепа. Её жаберные дуги раздельны, что даже круче, чем у миксин и миног с их жаберной решёткой, а это – первый шаг в сторону обретения челюстей.
Чего пока не хватало кембрийским хордовым, так это чешуи и зубов. Всякий готов был обидеть беззащитных бедняжек (китайцы и сейчас любят ланцетников в кулинарном смысле, в том числе за то, что их не надо чистить от чешуи, и кость точно не застрянет в горле, так как ни чешуи, ни костей нет), а они не могли ответить как следует. Но дело начало исправляться.
Что появилось раньше – зубы или чешуя, – вопрос философский, так как у древнейших рыбообразных это было примерно одно и то же. Для обменных процессов нужно много фосфора, кальция и фтора, а элементы эти дефицитные; когда находишь их источник, надо не зевать, а срочно лопать и запасать в себе, потому что завтра такого счастья может и не статься. Соли этих элементов твёрдые, при некотором количестве они образуют гранулы, которые, если находятся в коже, становятся чешуёй для защиты, если во рту – зубами для нападения, если внутри тела – костями для приложения мышечной силы. Такие зубчики называются конодонтами Conodonta. Поскольку остальные части тела были мягкими, то понять, как было устроено целое существо, крайне трудно.