Так вот, ползут. Как только заметят впереди некрупное насекомое, паука или слизня, сейчас же его «оплевывают»: из двух крупных желез на голове онихофор с поразительной силой вылетает клейкая жидкость. И летит далеко, до полуметра. Липкой слизью, как сетью, связывают онихофоры добычу. Даже крупного кузнечика или саранчу эта слизь приковывает к земле так прочно, что насекомое не может сдвинуться с места.
И от врагов защищаются той же липкой струей.
Но вот добыча поймана. Тут же онихофора прижимает к ней свой рот, словно присоску. Изо рта вытекает слюна, богатая ферментами и соками, которые разжижают и частично переваривают мягкие ткани жертвы. Затем онихофора всасывает этот «бульон». Получается что у нее наружное пищеварение, как у пауков, морские звезд и некоторых других животных, которых, однако, не так уж и много.
За исключением нескольких видов, все онихофов живородящие. Новорожденные дети их весьма крупные до 2,2 сантиметра длиной. Развиваются они из яиц теле матери, в «матке», расширенном конце яйцевода! У этих примитивных животных есть даже некое подобия плаценты млекопитающих: через нее эмбрион получает пищу из материнской крови.
Беременность — от четырех до тринадцати месяцев. И срок половозрелости немалый, до 44 недель. Это удивительно высокие цифры для таких небольших созданий (длина их всего от 2 до 15 сантиметров).
Онихофоры — патриархи среди обитателей нашей планеты. На свет они явились, бесспорно, еще в палеозое. Корни начала их эволюции уходят в море. Там они зародились. Эйшея — тому подтверждение. Нашел ее в 1911 году американский палеонтолог Ч. Уолкотт в земных породах кембрия, на склонах гор Эйше (Британская Колумбия, Канада). Девятнадцать лет спустя другой ученый, Д. Хетчинсон, доказал, что эйшея, древнейшая из найденных ископаемых онихофор, жила в океане.
Велик срок пройденного онихофорами пути. Если его измерить шагами — вообразим себе подобное, — получается впечатляющая картина. Положим, что один шаг соответствует каждому тысячелетию, отделяющему нас от кембрия. Шагнем раз — времена Ярослава Мудрого (XI век). Еще шаг — эпоха Юлия Цезаря. Еще восемь шагов — мы в каменном веке. Пройдем 64 километра — мезозой, царство динозавров. Но до той эры, когда жила эйшея, еще долго придется шагать — 450 километров.
Предки предков
Итак, перипатус не был предком членистоногих — насекомых, пауков, скорпионов, фаланг, раков. Непосредственно переходная форма от червей к артроподам еще не найдена. Оставим этот вопрос пока нерешенным. Поищем-ка лучше своих собственных предков. Их следы тоже теряются в палеозое и даже глубже того, в докембрии. Очевидно, тогдашние наши предки были слишком мягкие: без скелета, раковины, панциря или других подобных твердых основ своей материальной сущности. Поэтому их окаменевших отпечатков и не сохранилось. Возможно, мы никогда ничего бы о них не узнали, если бы не помогла эмбриология.
В конце прошлого века было сделано гениальное открытие. Наш знаменитый соотечественник А. Ковалевский не в слоях земли, а под микроскопом нашел совершенно очевидных наших прародителей, к тому же самых дальних, ни в чем не похожих на нас, людей, и на всех вообще позвоночных животных (или вертебрат). Ни в чем, кроме самого сокровенного, глубоко в теле скрытого и главного, — хорды! Гибкой «струны», из которой позднее развился позвоночник.
Кто ел пироги с вязигой, знает, какова эта хорда на вкус. (Она еще сохранилась у некоторых рыб, например у осетров. Ее извлекают из позвоночника рыбы, сушат, а потом, соответственно обработав и назвав вязигой, начиняют ею пироги.)
А. Ковалевский наблюдал за развитием личинки асцидии — невзрачного существа из типа оболочников (их в его время считали червями). Он увидел весьма поразительное: в яйце зародилось странное существо, совсем непохожее на взрослую асцидию. Выбрался из «скорлупы» некий головастик и поплыл, продвигаясь вперед гребными ударами хвоста.
Но самое интересное, поразившее ученый мир, было не появление самого «головастика», а начальные этапы его развития в яйце.
И вот что именно: с верхней стороны зародыша асцидии отделилась полая внутри трубка и легла на спинной стороне тела вдоль его оси, прямо над кишечником. Спинной мозг! У всех же без исключения беспозвоночных нервная система располагается на брюшной стороне тела и развивается иначе.
Но, и это опять-таки не главное, хотя и само по себе удивительное: внутри хвоста обозначился и вперед в тело острием выдвинулся хрящевой стерженек (хорда!)! Весьма любопытный опорный орган, которого у беспозвоночных животных не бывает. А вот у эмбрионов всех вертебрат, включая человека, именно так развивается позвоночник.
«Сходство малейших деталей до того велико, что наблюдатель остается в полной уверенности, что перед ним не червь, а будущее позвоночное!» (К. Штерне).
«Головастик», выбравшийся из яйца асцидии, поплавав немного, вдруг опустился на дно. Укрепился и вскоре превратился в асцидию, сиднем сидевшую всю последующую свою жизнь. При этом превращении, а можно сказать — упрощении) исчез хвостик, а вместе с ним и хорда. Асцидия «свернула с пути эволюции к позвоночному», регрессировала и навсегда приросла ко дну, уподобившись губкам и полипам.
Есть биогенетический закон (филогенез в онтогенезе), в силу которого эмбрионы животных, развиваясь, в краткой, схематической форме повторяют некоторые морфологические черты своих изначальных прародителей (даже у человеческих зародышей на определенной стадии созревания появляются ненужные нам теперь жаберные щели). Получается: эмбрион — намеченный штрихами незаконченный портрет своего дальнего предка.
На основании этого закона можно сделать только один сформулированный К. Штерне вывод: «предки асцидий были и предками позвоночных».
Вертебраты сохранили хорду и с веками преобразовали ее в позвоночный столб, а асцидии неразумно ее выбросили, упростились, опустились на уровень ниже своих родоначальников и образовали бесплодный боковой сучок на родословном древе.
Теперь краткое знакомство с нашими кузенами, уклонившимися по каким-то неясным пока причинам о многообещающего эволюционного марша к позвоночным животным. Упомянутые аутсайдеры — оболочники асцидии, пиросомы, сальпы и аппендикулярии.
Не удивлюсь, если вам незнакомы эти имена. Хотя оболочников и тысяча разных видов, и наполняют они моря совсем не в малом числе, многие, возможно, даже не слышали о них.
«Аппендикулярии, сальпы и пиросомы плавают в толще вод океана, в то время как асцидии ведут прикрепленный образ жизни на дне. Аппендикулярии никогда не образуют колоний, в то время как сальпы и асцидии могут встречаться и в виде одиночных организмов, и в виде колоний. Пиросомы же всегда колониальны. Все оболочники активные фильтраторы, питающиеся или микроскопическими пелагическими водорослями и животными, или взвешенными в воде частицами органического вещества — детритом. Прогоняя воду через глотку и жабры наружу, они отфильтровывают мельчайший планктон…» (Н. Виноградова).
Прежде всего — почему их так назвали: оболочники. А потому, что тело этих животных окружено снаружи студневидной оболочкой, туникой. И поразительно: туника на 60 и больше процентов состоит из… целлюлозы! А это строительный материал, употребленный природой для создания стенок растительных клеток. В животном же мире, помимо оболочников, ни у кого, ни в одном органе целлюлозы нет.
Итак, оболочники.
Асцидии. Похожи на продолговатый раздутый мешок. Размеры этого «мешка» от одного миллиметра до 50 сантиметров. Одной стороной, подошвой, он накрепко прирастает к разным твердым предметам на дне моря. Наверху у «мешка» два сифона — два бугорка с дырочками на конце. Один из них — рот асцидии, у второго назначение прямо противоположное: из него выбрасываются отработанные шлаки.
Окраска асцидии часто очень яркая: оранжевая, красная, сиреневая, но бывает и не такая нарядная: бурая, грязно-белая.
Живут асцидии в одиночестве либо в тесном сообществе — колониально. Тогда все члены колонии погружены в общую для них тунику.
Асцидии — гермафродиты. Но самооплодотворения не бывает: яйца и сперма созревают в разное время. Некоторые асцидии, размножаясь, выбрасывают на волю волн не яйца, а уже готовых «головастиков».
Пиросомы, или огнетелки. Они светятся в волнах ночного моря, из всех светящихся организмов пиросомы, пожалуй, самые яркие.
«По существу, это плавающие в воде колониальные асцидии», — говорит Н. Виноградова, большой знаток оболочников.
Колония пиросом похожа на длинный цилиндр с заостренным концом. «Цилиндр» внутри полый. Вода протекает через полость «цилиндра» и выталкивается через его задний широкий конец. Получается реактивный эффект. Так и продвигается колония пиросом. Воду прогоняют через полость этой живой ракеты насосные движения многих сотен членов колонии — зооидов, сокращающихся одновременно.
Туника соединенных в сообщество пиросом настолько насыщена водой, что прозрачна, как стекло, и заметить этот парящий в волнах союз зооидов нелегко. Студневидное покрытие колонии так нежно, что, попадая в сети, оно, проскальзывая через ячеи, распадается «на отдельные куски».
Обычные размеры «общины» пиросом — от 3 до 10 сантиметров, но бывают и четырехметровые пиросомные объединения.
Сальпы. Похожи на маленькие прозрачные бочоночки или огурцы. Спереди у них ротовой сифон, сзади — анальный, используемый как сопло реактивного двигателя. Вода засасывается через ротовой сифон и выбрасывается через анальный, и сальпа, подобно колонии пиросом, плывет вперед, как ракета.
Есть сальпы длиной в несколько миллиметров, другие же — до 33 сантиметров.
Как и пиросомы, сальпы тоже соединяются в колонии: словно слипаются друг с другом в длинные цепочки наподобие пулеметной ленты.
Аппендикулярии. Ну вот мы дошли до них, а именно они нас больше всего интересуют. Развиваясь из личинки, аппендикулярии не испытывают редукции и коренной перестройки формы тела и его органов, как все прочие оболочники. Они и взрослые очень похожи на личинок асцидий. Аппендикулярии на всю жизнь сохраняют хвост. Он в несколько раз длиннее туловища. И главное — хорду! Очевидно, так же, как и аппендикулярии, выглядели наши отдаленные предки, из которых эволюция сделала позвоночных животных.
В виде головастиков аппендикулярии в море почти не встречаются. Бывает это только тогда, когда они меняют домик: из одного уже вылезли, а второй построить не успели.
Этот домик — очень любопытный феномен! Туника у аппендикулярии не облегает плотно заключенного в ней «головастика». Внутри много свободного места, и аппендикулярия размещается там вполне комфортабельно, может переворачиваться и перемещаться в своей округлой капсуле. Интересно и то, что туника аппендилярии сложена не из целлюлозы, а из хитина.
На переднем и заднем концах домика отверстия. Аппендикулярии, виляя хвостиком, гонят воду из переднего входа в домик в задний. Таким образом возникает реактивный эффект, он и создает двигательный импульс.
Спереди в — домике — ситечко, фильтрующее воду.
Оно не пропускает в домик слишком крупные пищевые «продукты», микроскопических животных и растений размером больше 20 микрон. А те, что поменьше, проходят через сито, ими и кормится аппендикулярия. Ситечко часто засоряется. У некоторых видов уже через четыре часа фильтрации.
«Тогда аппендикулярия покидает испорченный домик и выделяет вместо него новый. На постройку нового домика уходит всего лишь около 1 часа… Для того чтобы покинуть домик, аппендикулярия пользуется так называемой «калиткой для бегства». Стенка домика в одном месте очень сильно утончена и превращена в тонкую пленку. Пробив ее ударом хвоста, животное покидает домик для того, чтобы тут же выстроить новый» (Н. Виноградова).
Ростом аппендикулярии невелики — от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Наиболее крупный экземпляр был пойман экспедицией на «Вальвидии» недалеко от Кейптауна на глубине двух тысяч метров. Длина его — 8,5 сантиметра, из них на хвост приходилось почти 90 процентов.
Начало эволюции позвоночных
Ланцетник — реликт, живое ископаемое, чудом сохранившееся от давно минувших дней и поныне еще роется в песке на мелководьях теплых морей. Впрочем не совсем так. Некоторые из этих странных создании на дне не живут.
«Ланцетники амфиоксиды… встречаются в планктоне открытых частей всех трех океанов нередко над большими, до трех тысяч метров, глубинами всюду в тех районах, куда течения выносят многих прибрежных животных, иногда за тысячи миль от суши» (профессор Т. Расс).
Большую часть жизни ланцетник проводит, почти совсем зарывшись в песок, наружу торчит лишь «голова» Если потревожить его, он с заметным усилием проплывет немного и снова быстро зароется в песок.
Особенно много ланцетников у берегов Южного Китая. В Тайванском проливе их ловят тоннами и продают на рынках. Китайцы, малайцы, итальянцы едят ланцетников.
Своими очертаниями ланцетник напоминает рыбу. Но у него нет ни настоящих плавников, ни челюстей, на скелета, ни глаз, ни ушей. Строго говоря, у него и головы-то нет! Свет от тьмы он, правда, различает. Спереди на трубчатом нервном стволе у него есть светочувствительное пигментное пятно.
Пища ланцетника — микроскопические водоросли, инфузории, яйца и личинки некоторых морских животных. Все это ланцетник выуживает из воды, которую втягивает в рот, а затем отфильтровывает, пропуская через жаберные щели.
Из этих-то вот щелей, выполнявших вначале роль простой цедилки, и развились рыбьи жабры (и рыбьи челюсти! Это позднее). А хорда — хрящевая струна, протянутая природой внутри тела ланцетника от «головы» к «хвосту», — дала начало позвоночнику. Значит, животные, обладатели хорды, близкие к ланцетнику были прародителями не только рыб, но и всех вообще позвоночных: и птиц, и гадов, и зверей, и человека в том числе.
Это не вызывает сомнения. Но неясно еще, какое переходное звено соединяло подобных ланцетнику бесчерепных предков с их потомками — рыбами.
А между тем в позднем ордовике, в нижнем силуре в море уже плавали панцирные бесчелюстные рыбообразные. Силур и девон — время их расцвета. Голову и переднюю часть тела у многих из них укрывал костный панцирь, а не защищенная им задняя часть тела несла на своей коже… острые зубы!
Знаменательный момент. Мир стал кусаться! Природа изобрела зубы! Кольчугой из мелких острых зубов одела она своих первых позвоночных детей. Потом часть зубов переместилась в рот — на челюсти. К тому времени, надо сказать, у древних предрыб уже появились челюсти (из первой жаберной дуги). А это значит, что они стали уже настоящими рыбами!
«Древнейшими представителями челюстных позвоночных были акантодии, ископаемые остатки которых известны уже из силура. Акантодии были, следовательно, современниками специализированных бесчелюстных позвоночных и могли произойти лишь из более примитивных форм, живших в ордовике и оставивших после себя только следы в виде разрозненных небольших кожных зубов» (академик И. Шмальгаузен).
Самые примитивные обладатели хорды: и оболочники, и ланцетники — извечные обитатели морей. Из этого «…следует, что первоначальная дифференциация позвоночных животных наверняка проходила в море, а последующая их история могла разыгрываться и в пресных водах. Этот вопрос мы должны здесь немного обсудить.
Два американских исследователя, Ромер и Гров, в 1935 году высказали мысль, что позвоночные животные произошли в пресных водах. Однако В. Гросс в 1950 году на более обширном материале получил противоположный результат, которому вполне соответствует и мое собственное мнение. Гросс подсчитал, что в верхнем силуре 64 процента всех рыбообразных жило в море, в нижнем же девоне — лишь 19 процентов» (О. Кун).
Цифры показывают, что расцвет пресноводных рыбообразных наступил в нижнем девоне. И, возможно, как предполагает профессор О. Кун, их массовое переселение из морей в реки произошло именно в это время.
Однако есть противоположное суждение. Академик Л. Берг (многие ученые с ним согласны) полагает: позвоночные животные проходили ранние этапы своей эволюции в реках и озерах.