Умный и сознающий. 4 миллиарда лет эволюции мозга - Джозеф Леду

Такое строение тела вполне соответствует их малоподвижному образу жизни. Щупальца неподвижных полипов захватывают то, что проплывает мимо в любую сторону по горизонтали, и передают добычу к направленному вверх рту. По аналогии могут питаться и медузы, в то время как поток воды тянет их за собой; их рот ориентирован вниз, и они захватывают пищу во всех направлениях. Хотя во время охоты медузы могут медленно плыть, а также быстро удирать от опасности, бо́льшую часть своей жизни они довольно пассивны.

Рисунок 28.1. Радиально-симметричное строение тел стрекающих

Двусторонне-симметричные животные, напротив, стремятся к высокой мобильности и имеют предпочтительное направление движения. Начав движение, они перемещаются вперед, а не в стороны или назад. Но что же значит «вперед»? Вперед – это направление, которое непосредственно следует из формы двусторонне-симметричного тела.

Помните, что у двусторонне-симметричных существ имеются две основные оси строения – спереди назад и сверху вниз, формально называемые передне-задней и верхне-нижней осями (рисунок 28.2). У большинства животных длинная ось тела – передне-задняя – расположена горизонтально (параллельно земле), а передний конец тела является головой. С другой стороны, верхне-нижняя ось определяется относительно живота и спины: живот – снизу (ближе к земле), а спина – сверху (ближе к небу). Прямоходящие животные (люди) являются исключением: как показано на рисунке 28.2, оси у них несколько изменены и называются по-другому.

Рисунок 28.2. Обозначение осей тела у горизонтальных и прямоходящих организмов

Билатеральные были первыми живыми существами, у которых появилась голова, и направление, к которому она обращена, называется «вперед» – для большинства двусторонне-симметричных существ это направление движения основное. Кроме того, голова является местом расположения многих органов чувств (глаз, ушей, носа), поэтому она направляет движущееся вперед тело в поисках пищи, воды, убежища или партнера, а также контролирует его поведение при приближении к этим объектам и удалении от опасности. Особенно сложными у животных с двусторонне-симметричными телами стали отношения хищника и жертвы: такое строение позволяет одним преследовать добычу, а другим – спасаться от преследователей.

В голове у билатерий также находится мозг, принимающий и обрабатывающий сенсорную информацию и отвечающий за координацию поведенческих реакций их вытянутых тел. Учитывая, что рот тоже расположен в передней части головы, потребление пищи и еды не требует смены положения. Мозг может контролировать сокращение мышц отдельных частей тела, поскольку соединен с продольным позвоночным столбом, который проходит через верхне-нижнюю ось, и ветвящимися нервами по всему своему пути. Мозг и нервный ствол примитивных двусторонне-симметричных животных изображен на рисунке 28.3.

Рисунок 28.3. Мозг и нервный ствол у примитивного двусторонне-симметричного животного

Согласно популярной теории о формировании двусторонне-симметричных тел, с точки зрения выживания у смотрящего вперед организма появлялись преимущества в движении. Хотя существуют и другие теории, объясняющие появление билатеральных тел, большинство ученых согласны с тем, что у такого строения есть значительные преимущества для движения, лежащего в основе многих видов деятельности, которые обеспечивают выживание. Это объясняет, почему двусторонне-симметричное строение тела получило повсеместное распространение и так долго сохраняет позицию данного животным по умолчанию.

Учитывая, что двусторонне-симметричные животные произошли от радиально-симметричных, возникает основной вопрос: как из животных, тела которых имели всего одну ось, получились животные с двумя осями тела? Ключевым звеном в конструкции тела высших многоклеточных была организация генов в последовательности гомеобокс. Для двусторонне-симметричных животных особую важность имеет группа генов, называемых гомеозисными, или hox-генами (хокс-генами). У небилатеральных животных таких генов немного; у билатеральных же десятки таких генов определяют симметрию тела и управляют ростом частей тела относительно передне-задней оси. Этот процесс называется «передне-заднее осевое моделирование». К теме гомеозисных генов мы вернемся, когда будем говорить об эволюции позвоночных.

Глава 29

Все дело в тканях

Вы наверняка помните, что все радиально– и двусторонне-симметричные животные относятся к высшим многоклеточным, то есть животным, у которых есть ткани, появившиеся в результате разделения клеток на специализации. После деления каждой из дочерних клеток оплодотворенной яйцеклетки появлялись идентичные клетки, которые собирались в сплошной слой; этот слой принимал форму полой сферы и назывался «бластула». Затем бластула сворачивалась внутрь – и появлялась структура под названием «гаструла», имевшая четко различимый слой эмбриональных клеток. Из таких структур состоят все специализированные клетки различных тканей и органов тела животного, за исключением гамет (вспомните разницу между соматическими и зародышевыми клетками).

Радиально-симметричные животные – диплобласты, то есть у них имеются два слоя эмбриональных клеток, а билатеральные – триплобласты, то есть таких слоев у них три (рисунок 29.1). У радиальных высших многоклеточных (таких, как стрекающие) два слоя зародышевых клеток, которые называются соответственно «эктодерма» и «эндодерма». Из них развились два отдела тела, похожих на сумки, – внешняя поверхность, или кожа, и кишка (по аналогии со слоями клеток эти слои тела тоже называются «эктодерма» и «эндодерма»). У радиально-симметричных есть третий отдел тела – перитонеальный эпителий, но он состоит не из живой ткани.

Рисунок 29.1. Слои тканей у животных с радиально-и двусторонне-симметричным строением тела

У билатерий, как у радиально-симметричных, есть эмбриональный слой эктодермы, который отвечает за клетки внешнего слоя (кожи), и слой эндодермы, который производит клетки, составляющие кишку. Но, помимо этого, у них есть и третий эмбриональный слой – мезодерма, – расположенный между эктодермой и эндодермой и вырабатывающий дополнительные клетки. Этот слой отвечает за цело́м – тканевую структуру, которая есть у большинства двусторонне-симметричных и которой нет у радиально-симметричных; это полость тела, в которой расположена кишка и другие внутренние органы[36].

Существует несколько особых тканей, наличие которых имеет особое значение, когда речь идет об отличии билатеральных животных от радиальных. У кишки радиально-симметричных одно отверстие, которое одновременно служит и ртом, и анусом, в то время как у двусторонне-симметричных многоклеточных, произошедших от стрекающих, появились отдельные отверстия: с одной стороны тела – кишка и рот, а с другой – анус. Во-вторых, как уже отмечалось, у билатерий есть цело́м, в котором находятся внутренние органы. Третьей тканью, отличающей двусторонне-симметричных животных от радиально-симметричных, является нервная система. Как мы уже видели, у стрекающих нервная система либо вовсе отсутствует, либо довольно примитивна и способна контролировать только минимальные централизованные движения тела: координация имеется, но распоряжений из «штаба» не поступает. У большинства билатеральных животных, напротив, существует централизованное управление в виде головного мозга, который собирает информацию от органов чувств (таких, как пара расположенных на голове глаз) и направляет движения отдельных частей тела или всего организма.

Таблица 29.1. Определение черт, типичных для билатеральных