Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих - Эльза Панчироли

железы – связаны одним геном, звучит интригующе. На ум приходит мысль, что в среднем триасе мутация гена Msx2 у цинодонтов сыграла определенную роль в развитии вышеперечисленных признаков.

Молоко само по себе таинственная субстанция. Ни одна другая группа животных не вырабатывает питательные вещества из своей кожи подобным образом. Некоторые птицы, такие как голуби, пингвины и фламинго, вырабатывают зобное молоко из клеток своего пищевода, но оно не такое густое и обильное и не вырабатывается в течение длительного периода времени. Есть амфибии, которые кормят своих детенышей с помощью желеобразного вещества, окружающего яйца, или за счет того, что их детеныши потребляют их отслоившуюся кожу и другие выделения. На другом конце древа жизни есть рыбы, которые кормят своих детенышей слизью (неудивительно, что эту деталь опустили в мультфильме «В поисках Немо»), и разновидность тараканов, которые кормят своих живорожденных детенышей «молоком» из выводкового мешка [88]. Но даже в этих исключениях молоко не сравнится по своей питательной ценности или объему с чудо-пищей млекопитающих.

Молоко млекопитающих сильно различается по составу. В грудном молоке человека содержится до 5 % жира, а в коровьем молоке – всего 1 %, в то время как в молоке гренландского тюленя содержание жира превышает 60 % – для жизни подо льдом детенышам надо набирать вес. Синие киты кормят своих детенышей молоком в количестве, эквивалентном примерно трем целым ваннам; грудного молока молочной коровы, однако, наберется разве что на треть ванны. Преимущество вырабатывания молока в том, что молодняк может питаться даже тогда, когда рацион взрослой особи включает пищу, которую ему было бы слишком сложно усвоить самостоятельно, или когда взрослая особь обходится запасами продовольствия (включая собственные жировые запасы). Благодаря этому млекопитающие могут воспитывать потомство в условиях нехватки ресурсов и в суровые сезоны. Пока родителям есть чем питаться, детеныши выживают.

По своему строению человеческая грудь напоминает вулкан [89]. Окруженная пузырчатым жировым слоем под покатой кожей, основная часть груди состоит из долей. Именно там производится молоко. Доли напоминают гроздья винограда, питаемые глубокой сетью кровеносных сосудов. Каждая доля соединена трубочками – молочными протоками – с соском, через который и выделяется молоко.

Ходили споры о том, произошли ли молочные железы от апокринных (потовых) или от сальных желез. Между ними есть сходство в структуре. Сальные железы расположены внутри волосяных фолликул и покрывают волосы жирным кожным салом, чтобы сохранить их здоровыми. У сумчатых молочные протоки часто содержат волоски, которые затем теряются в процессе развития, что предполагает связь с волосами при развитии молочных протоков. Многие исследователи в настоящее время считают, что потовые и сальные железы взаимосвязаны с развитием молочных желез. Молоко содержит вещества, которые можно отнести к ключевым белкам, отвечающим за развитие тканей и иммунный ответ, а также за увлажнение и поддержание кожи.

Трудно представить, что могло побудить животных развить такую черту, как кормление грудью. Со времен Дарвина выдвигались дюжины гипотез, пытающихся это объяснить. Мы знаем, что кожа синапсид была железистой, в отличие от чешуйчатой кожи рептилий. Причина тому – наличие желез в коже как млекопитающих, так и амфибий, оба класса, вероятно, унаследовали их от своего общего предка, однако рептилии утратили эту особенность. Доказательством железистой кожи служат невероятно редкие окаменелости. По слухам, исключительный череп диноцефала эстемменозуха из средней перми (того самого, у которого рога торчали во все стороны, мы встречались с ним в главе 5) являет собой древнейший пример такой кожи. Опубликованных на эту тему исследований не так уж много, но эта окаменелость говорит в пользу того, что кожа эстемменозуха была железистой. Собственно, чего-то такого и стоило ждать от наших предшественников. С этой точки все и началось.

Отсутствие окаменелых яиц синапсидов говорит о том, что они не кальцифицировались. Даже утконос, наш двоюродный брат, откладывает кожистые яйца, чья скорлупа состоит из кератина, вещества, из которого также состоят наши волосы и ногти. Яйца ящериц тоже мягкие и кожистые, так что стоит предположить, что эта особенность повсеместна у амниот. Яйца с мягкой скорлупой легче высыхают, поэтому рептилии часто закапывают их во влажную почву. Многие змеи и некоторые ящерицы, такие как сцинки, эволюционировали так, чтобы вообще не откладывать яйца, – они вынашивают их внутри тела, рожая уже живых детенышей.

Синапсиды столкнулись с головоломкой: как сохранить свои яйца влажными, когда температура тела все больше повышается. Если закопать яйца в почву, они останутся влажными, но будут подвержены влиянию температуры почвы. Млекопитающие становились все более теплокровными, и им нужно было решать, как держать яйца в тепле, иначе эмбрионы погибнут. В то же время излишнее тепло может привести к высыханию яиц. Ехидна откладывает свои крошечные яйца в выводковую сумку, решая одним махом проблему соотношения влаги и тепла, но ее маленькие яйца – не больше виноградины – сказываются на развитии плода. Детеныши не так физически развиты, когда вылупляются, и уязвимы к потере тепла тела.

Млекопитающие решили проблему сохранения яиц следующим образом: они обливают их потом. Хотя я и использую слово «пот», есть существенное различие между охлаждением тела с использованием большого количества пота, как это делают люди, и выделениями апокринных и сальных желез у других млекопитающих. Большинство млекопитающих не потеют, чтобы остыть, они охлаждаются другими способами – например, прерывисто дыша или облизывая кожу и давая слюне испариться. Но у них выделяется жидкость из желез, и считается, что синапсиды научились поддерживать влажность своих яиц, используя эти кожные выделения. Со временем уровень антимикробных соединений в выделениях повышался, защищая яйца как от высыхания, так и от инфекции. Мы знаем это, потому что можем проследить происхождение сывороточных соединений в молоке до антимикробных белков.

Цинодонты становились все более мелкими и откладывали все более миниатюрные яйца, а потому их детеныши требовали все большего ухода. В мезозое по крайней мере две группы – предки плацентарных и сумчатых млекопитающих – перестали откладывать яйца, вместо этого производя на свет уже живых детенышей. Когда именно и как это произошло, остается загадкой. Возможно, они кормили их своими кожными выделениями, защищающими яйца, в первые дни или недели жизни11. Выделения с большим количеством питательных веществ способствовали более здоровому потомству, поэтому молоко становилось все гуще. Как мы выяснили в предыдущей главе, у однопроходных, таких как утконос и ехидна, нет сосков, но они выделяют молоко через поры на коже, чтобы детеныши могли его лакать. Вероятно, именно так поступали и самые первые млекопитающие. В дальнейшем это привело к тому, что млекопитающие стали использовать потовые железы для производства детского питания. И таким образом