Экосистемы на нашей планете проявляют тенденцию к сбалансированности: если есть какой-то ресурс (в данном случае растительная биомасса), должен появиться кто-то, кто будет его есть. В палеозое со сбалансированностью экосистем было сложно, пока из океана на сушу вслед за растениями не полезли членистоногие. Как только они освоили новую среду обитания, переполненную растительной пищей, возникло удивительное многообразие наземных форм. Одни полуметровые стрекозы чего стоят! Но у членистоногих (а на суше еще до насекомых появились многоножки, пауки и т. п.) обнаружились сложности со снабжением тканей кислородом, и это оказалось существенным ограничением: слишком крупные будут страдать от недостатка кислорода. Крупный мозг, вроде нашего, при этом невозможен именно из-за своей потребности в энергии (и кислороде, соответственно). К тому же экосистемы из растений, членистоногих и бактерий (без них никак невозможно) все еще не достигали баланса продукции и потребления биомассы… Место было свободно.
в. Хордовые
Если вы плаваете в море и ваша плотность близка к плотности воды, вы можете быть совершенно мягкотелым, как медуза. Но если вам не нравится, когда от вас откусывают здоровенные куски (а кому это понравится?), вам понадобятся защитные структуры. Лучше — броня, но сойдет и хитиновый панцирь. Вдобавок ползать по дну без какого бы то ни было скелета можно, но неудобно. Уже во время вендского взрыва (продолжившегося в первом периоде палеозоя, кембрии) появились животные, ухитрившиеся соединить «техническое решение» обеих этих задач в одном.
Кольчатые черви, а потом и произошедшие от них членистоногие, обзавелись хитиновым панцирем. Этот местами твердый, а местами гибкий наружный скелет и защищает их, и служит местом прикрепления мышц. Правда, при увеличении размеров он оказывается слишком тяжелым: жюльверновские гигантские ракообразные тратили бы на движение слишком много энергии. Некоторые беспозвоночные, кстати, предпочли броню подвижности, как брюхоногие и двустворчатые моллюски. Некоторые, как головоногие, пошли другим путем (и этот сюжет тоже оставим в стороне).
В удивительном многообразии морских беспозвоночных встречались странные существа, чьи непосредственные потомки составляют сейчас кишечнодышащих, полухордовых, погонофор, щетинкочелюстных и еще некоторые малоизвестные экзотические группы. Сюда же относятся, насколько можно судить, и иглокожие. Некоторые из их общих предков стали родоначальниками новой группы животных — хордовых16.
По не вполне ясным причинам эти существа перевернулись на спину, то есть стали передвигаться по дну брюшной стороной вверх; сверху у них оказалась и нервная система. По результату это было важнейшее преобразование — наш крупный мозг начинал свою эволюцию именно отсюда. Не менее важно, что эти существа приспособились двигаться при помощи хвоста — это оказалось отнюдь не лишнее украшение. Кроме того, наличествующая у некоторых беспозвоночных длинная штуковина, вроде вытянутой продольной мышцы кольчатых червей, у наших предков превратилась в напоминающий хрящи плотный тяж — хорду. Впрочем, из чего и как образовалась хорда — вопрос, на который еще нет однозначного ответа. Важно, что она образовалась: иначе что бы мы делали без межпозвонковых дисков, в которые она превратилась у нас?
Новые особенности строения тела, как оказалось, были удачным приобретением. Во-первых, хорда и то, во что она превратилась впоследствии, не накладывают ограничений на рост (при твердом панцире для роста приходится линять, сбрасывая панцирь). Во-вторых, она не слишком много весит, но дает хорошую опору для мышц — движение хвоста становится очень эффективным способом локомоции. Трубчатая нервная система на спинной стороне тоже оказалась весьма перспективной конструкцией.
Заметим еще, что развитие зародышей хордовых — весьма занимательный процесс! — характеризуется целым рядом любопытных новшеств, от обсуждения которых мы с некоторым трудом воздержимся. Обратим, однако, внимание лишь на то, что в ранней эволюции хордовых трижды произошло полное удвоение всего генома. Точнее говоря, это произошло дважды у ранних хордовых, а потом еще раз у ранних рыб. Быть может, при делении клеток зародыша что-то пошло не так — это вполне может служить причиной удвоения генома. У ранних хордовых оказалось по нескольку копий всех их генов; это дало возможность использовать эти как-бы-лишние копии для регуляции многих процессов, в первую очередь — сложного развития зародыша. Кроме того, эти полногеномные копии предоставляют обширное поле для изменчивости, а также для усложнения и анатомии, и развития.
Общий предок всех хордовых существовал не позднее 500 млн лет назад, а скорее всего — и раньше (точность датировок ископаемых неидеальна, но это не влияет на адекватность выводов). Из современных животных больше всего на него похож ланцетник, небольшое (длиной в ладонь) донное существо, проводящее большую часть жизни, зарывшись в грунт и питающееся тем, что можно найти на дне. Не слишком аппетитная пища, признаться.
Для нас важно обратить внимание лишь на несколько важных вещей. Во-первых, это произошедшее у предков ланцетника двукратное удвоение генома. Во-вторых, это своеобразный способ локомоции при помощи двух групп сегментированных мышц и упругой хорды между ними. Наконец, в-третьих, это трубчатая нервная система на спинной стороне, над хордой, обладающая едва заметным расширением на переднем конце; именно из него впоследствии разовьется крупный мозг, которым мы так гордимся.
Как и любое существо, заполучившее [от Создателя] удачное техническое решение некоторых анатомических задач, общий предок хордовых быстро диверсифицировал свои приспособления и дал немало интереснейших форм, как вымерших, так и выживших. Среди них был донельзя странный подтип оболочников (асцидии, сальпы и проч.), ланцетники и, наконец, позвоночные, а конкретнее — рыбы. У последних вокруг хорды образуются уплотнения (сначала — хрящевые, а потом и костные), и хорда постепенно вытесняется рядом позвонков, образующихся вокруг нее. Впоследствии к позвонкам добавились уплотнения вокруг мозга, из которых постепенно образовался череп. Конструкция оказалась настолько удачной, что целый ряд возникших тогда существ успешно выживает с тех самых пор, чуть ли не полмиллиарда лет: это и круглоротые (миноги и миксины), и хрящевые рыбы — акулы и скаты. Неверно было бы утверждать, что они с тех пор совсем не менялись, но план их строения остается стабильным.
После появления древних позвоночных мы наблюдаем множество существ, необычных с нашей точки зрения, вроде огромных плакодермов (панцирных рыб, живших около 400 млн лет назад) или тех же акул. Для более поздних видов, между прочим, оказались весьма полезными свойственные им кожные пластинки, порой уплотняющиеся до почти костного состояния. Если бы не они, ходить бы нам лысыми, а профессия парикмахера вообще бы не возникла. Да и украсить голову вождя пучком замысловатых перьев тоже не получилось бы… Зато чистить рыбу было бы много проще.
Наибольшее разнообразие мы наблюдаем, однако, у другой группы рыб — костных. Их предки обзавелись жаберными крышками, которые позволяют им дышать независимо от движений всего тела, а также плавательным пузырем, сообщавшим им нулевую или переменную плавучесть (попросту говоря — они не тонут, если не хотят), а еще — две пары плавников. Впрочем, бывали варианты с разным числом плавников, и если бы им сопутствовал успех — быть бы нам шестиногими. Древнейшие костные рыбы появились около 400—430 млн лет назад, а господство в воде завоевали после девонского вымирания, устранившего их основных конкурентов — плакодермов.
г. Хватит плавать, пора ползать: земноводные
Ранние, относительно примитивные, не приспособленные к каким-то конкретным условиям костные рыбы не всегда чувствовали себя как рыба в воде, особенно — до девонского вымирания. Изменения климата и рельефа приводили к тому, что от океана то и дело отделялись неглубокие, часто пересыхающие водоемы; при этом наиболее богатыми оставались прибрежные экосистемы с обширной приливно-отливной зоной. Одним словом, жить на грани воды и суши было порой суровой необходимостью,
