Эволюция для всех, или Путь кентавра - Александр Гангнус

В советские времена были такие замечательные радиопередачи писателя Майлена Константиновского — КОАПП. Под председательством Кашалота разные звери проводили свои заседания, выясняя, какие у них есть замечательные природные приспособления и как Человек этими изобретениями пользуется в своей науке и технике. В радиопередаче все можно — и зря глубокоуважаемый Кашалот не вызвал на очередное заседание давно вымерших панцирных агнат, которые когда-то в силуре и девоне шли тем же путем, что и авиация в нашем столетии.

Скелет у наших предков безчелюстных позвоночных появился на поверхности тела, сначала в виде «Зубов», потом панцирей. По гипотезе российского палеонтолога В. Н. Яковлева главная роль панцирей (и причина их причудливых форм) заключалась в их гидродинамических свойствах. Эволюция панцирей этих тяжелых созданий была потом повторена эволюцией самолетов.

Есть в авиации такой термин «удлинение крыла». Это отношение размаха крыльев к их площади. Чем больше это отношение, тем на меньшей скорости может оторваться от Земли самолет. У современной акулы, которую так и хочется назвать морским «истребителем-перехватчиком», это отношение равно 0,3. У панцирных предков-агнат, похожих на неуклюжие самолеты первой мировой войны, удлинение крыла вчетверо больше. И у самолетов соответствующих марок примерно такое же соотношение.

Наши панцирные предки и самолеты начинали с одного и того же. Нужно оторваться от дна, а мощности «двигателя» — мышц не хватало. Моторы были когда-то слишком тяжелы при тех «лошадиных силах», которые были нужны для подъема в воздух. И мышцы в силуре были очень недавним, а значит, несовершенным изобретением. Значит, и там и там — низкая скорость. Низкая скорость — не нужно обтекаемых, «зализанных» форм. И первые самолеты, и панцирные агнаты поэтому очень неуклюжих очертаний.

Глаза панцирной предрыбы смотрят вверх. Это значит, она лежала на дне и выжидала добычу наверху. «Взлетев», поймав что-то вечно открытым, еще не закрывающимся ртом, она снова ложилась на дно-аэродром. Для «взлета» и «посадки» ей нужна была небольшая площадка, но, попав в водоросли и перевернувшись случайно на спину, она оказывалась абсолютно беспомощной и погибала. Надо сказать, самолеты и сейчас еще не вышли из этой несовершенной стадии развития: а ну-ка представь себе самолет, перевернутый «на спину» или попавший в частокол аэростатов на тросах…

Вот типичный портрет панцирной агнаты. Выпуклая, провисающая нижняя, брюшная сторона тела, более плоская верхняя, спинная. Лопасти хвоста — неравные. Нижняя лопасть — большая! Как бы акулий или современный самолетный с обратным знаком. Центр тяжести — впереди. Специалист по авиации про тело такого профиля скажет: идеально устойчивый, но примитивный летательный аппарат… Без всякого двигателя и без летчика планер такого профиля полетит сам вперед и вниз и совершит плавную посадку… При самом слабом подталкивании двигателем тело такого профиля быстро наберет высоту — у него высокий «угол атаки».

У первых панцирных агнат не было плавников — «горизонтальных рулей». Они, как самые примитивные самолеты, «взлетали» или «приземлялись», только изменяя скорость. «Рыба» не могла устремиться, спикировать вниз, она могла только лечь на брюхо, перестав шевелить движителем-хвостом.

Девон, век рыб, еще не наступил. Может быть, в ордовике, а может быть, еще раньше одна из групп бесчелюстных — агнат — претерпела удивительные превращения…

Превращения эти «вычислены» в 1916 году выдающимся русским биологом А. Н. Северцовым по материалам сравнения ныне живущих агнат — миног с обычными челюстноротыми рыбами и подтверждены шведским палеонтологом Эриком Стенше в 1927 и американским палеонтологом А. Ш. Ромером в 1945 году. У самых древних агнат, еще очень, видимо, похожих образом жизни и строением тела на ланцетника, было 17 жаберных отверстий и хрящевых жаберных дуг. У всех агнат число этих отверстий и дуг с ходом эволюции медленно уменьшалось. У миног их осталось пятнадцать, а у открытых Стенше «костноголовых» раннедевонских агнат — всего 10–11.

А. Н. Северцов, исследуя развитие личинок обычных челюстноротых рыб, «вычислил», что и у их предков было 17 жаберных дуг и щелей. Знакомое число: столько жаберных щелей и по сей день у ланцетника! Это значит, что общий предок миног и карасей (и наш тоже!) был еще очень примитивной агнатой, ушедшей в своем развитии от ланцетникообразного предка еще не очень далеко.

Так или иначе, у той агнаты, о которой идет речь, «лишние» жаберные дуги стали не просто сходить на нет, а начали превращаться в нечто новое. Первая и вторая из хрящевых жаберных дуг агнаты сильно уменьшились в размерах и сдвинулись вперед, наметив уголки будущего рта (эти губные хрящи и сейчас еще можно найти у многих современных акул, очень древних, между прочим, животных). Чтобы тебе стало ясно, что произошло с третьей жаберной дугой, придется рассказать, как эти дуги были устроены. Каждая из дуг состояла из четырех хрящевых столбиков, скрепленных чем-то вроде суставчиков. Так вот, самый верхний и самый нижний из этих столбиков третьей дуги совсем исчезли. Зато средние, второй и третий, сильно разрослись, вытянулись вперед, верхний сросся с черепом, образовав верхнюю челюсть, а нижний образовал нижнюю челюсть, а суставчик, их соединявший, стал челюстным суставом!

Вот как «просто». На самом деле история челюсти началась значительно раньше описанных выше событий, тогда, когда и «суставчиков» никаких в третьей жаберной дуге не было, она была просто дугой, как и все другие. И вот на каком-то этапе, вполне прослеженном учеными, эти суставчики именно в третьей дуге все же появляются, как будто предрыба «знает», что в будущем именно этой дуге предначертано стать челюстью, о которой пока, за десятки миллионов лет до события, предрыба — или некто мудрый, управляющий эволюцией по предначертанному плану, может только «мечтать». На что-то в этом роде намекает название, данное в 1911 году этому, часто ставившему в тупик эволюционистов явлению — преадаптация. То есть: задел на будущее, запчасть, приспособление впрок.

На самом деле (как выяснилось не сразу, а после муторных дополнительных исследований) «суставчики» в жаберной дуге появились не «для того, что», а «потому, что». Некоторым предрыбам (не всем), в силу каких-то изменений в среде, стало не хватать кислорода, понадобилось усовершенствовать дыхание. Жабры — орган дыхания, насос, 4 столбика позволяли эффективней прокачивать воду, чем один сплошной хрящ. Потом условия изменились. Два крайних нам, потомкам, не понадобились, и от них пришлось избавляться. А два средних — когда с дыханием как-то наладилось — пошли на создание челюсти.

Так эта челюсть и осталась в эволюции, удачное вышло изобретение. Пощупав свою челюсть и подвижной сустав вблизи ушей, не забудь помянуть добрым словом жаберные дуги далеких предков (хотя, как ты увидишь дальше, челюстной сустав зверей и человека все-таки не тот же самый, что у земноводных, рептилий и птиц). И может быть, тебе станет ясней, зачем закладываются жаберные дуги у раннего зародыша человека. Где бы были сейчас птицы, пресмыкающиеся, мы, млекопитающие, без челюстей? Нас бы просто не было!