Как возникла и развилась жизнь на Земле

В первую половину девонского периода было очень жарко и очень влажно. Но с середины девона климат стал изменяться. Полосы проливных дождей стали сменяться долгими засухами, наподобие того, как происходит сейчас в тропической Африке. Это и было время величайшего расцвета на земле кистеперых и двоякодышащих рыб. Они кишели в тогдашних реках, озерах и болотах, как теперь костистые, которые тогда еще не существовали. Многие из этих рыб, конечно, приспособились к сухому времени не хуже, чем их теперешние потомки. Но засухи стали еще более продолжительными, время дождей так сократилось, что уже нельзя было успеть ни откормиться, ни вырастить потомство. Тогда и произошло завоевание водными животными суши. Животным этим пришлось бы погибнуть, если бы у них не выработались приспособления к жизни на суше. Место спячки заняла активная жизнь. Наиболее приспособившиеся из легочных рыб покинули древнюю колыбель жизни — воду, в которой так хорошо жилось бесчисленным поколениям их предков. Стесненные на родине, потомки вышли на сушу, на новое и дотоле неизведанное место обитания. Из многих пород, пытавшихся это сделать, лишь одна оказалась действительно способной справиться с огромными трудностями, бывшими на этом пути. Безжалостная борьба за существование истребила всех остальных. Зато уцелевшая при естественном отборе порода дала начало новой жизни, из нее развился новый класс позвоночных животных — класс земноводных, или амфибий.

Было бы ошибкой думать, что земноводныепроизошли от какой-либо двоякодышащей рыбы. Дело в том, что конечности двоякодышащих так устроены, что из них не могла развиться ходильная нога сухопутного земноводного. Предками земноводных считаются кистеперые рыбы, которым, как мы уже видели, тоже не чуждо дыхание с помощью плавательного пузыря, у некоторых из них раздвоенного, как легкие. Поэтому современные ученые полагают, что именно от каких-то кистеперых рыб и произошли земноводные животные.

Этот переход не прошел даром для всего устройства их тела. Оно подверглось коренной перестройке. Самые важные перемены произошли в коже, плавниках, жабрах и сердце.

Кистеперые рыбы, как это можно видеть и по их родственникам — теперешним осетровым, несут на своем теле ряды блестящих чешуй, называемых у осетровых рыб «жучками». Это тяжелое вооружение не сохранилось у земноводных. Древнейшие из них еще имели костные щиты на голове и отчасти на груди, но большая часть их тела стала свободна от щитков.

Непарные плавники играют важную роль при плавании и поэтому очень нужны при жизни в воде; на суше они только мешали бы. Эти плавники исчезли уже у первых земноводных. Однако в тех случаях, когда земноводные почему-либо возвращаются к водному существованию, у них, например у саламандры, имеющей хорошо развитую оторочку вокруг хвоста, такие плавники снова появляются; у некоторых самцов саламандр оторочка в виде высокого гребня продолжается вперед вдоль спины. То же у лягушек: пока молодые лягушки, называемые головастиками, живут в воде, они тоже несут непарные плавники на своем теле. Но эти плавники нельзя считать остатками старинных рыбьих плавников. Они образовались заново: в них нет поддерживающих лучей, которыми отличаются плавники рыб.

Самые замечательные изменения произошли в устройстве парных плавников, давших начало ходильным конечностям. У самых различных наземных позвоночных кости конечностей устроены сходно и очень сходно расположены. Для их прикрепления к туловищу служат особые «пояса» (рис. 26): плечевой пояс (ключица и лопатка) для передних и тазовый — для задних. К поясам прикрепляется по одной кости, которой начинается свободная конечность. На передних конечностях эта кость называется плечевой, а на задних — бедренной. Дальше в каждой конечности идут по две кости; потом число их еще больше увеличивается, так что каждая конечность заканчивается пятью костными лучами (фалангами), принадлежащими пальцам.

Описанное устройство конечностей имеется у всех наземных позвоночных. Правда, некоторые из них теряют ту или другую кость или даже несколько костей; в других случаях отдельные кости могут между собой срастаться, и тогда число их становится меньше. Но стоит обратиться к изучению зародышей таких животных с неполным скелетом конечностей, как сразу станет ясно, что у них закладывается полное число этих костей, и лишь в дальнейшем та или другая кость недоразвивается.

Вот теперь нам и надо проследить, как из плавника кистеперой рыбы могли возникнуть конечности с их многочисленными и очень постоянными костями.

Рис. 26. Скелет верхней (слева) и нижней (справа) конечности человека: 1 — ключица, 2 — лопатка, 3 — плечевая кость, 4 — локтевая, 5 — лучевая, 6 — запястье, 7 — пясть, 8 — фаланги пальцев, 9 — таз, 10 — бедренная кость, 11 — малая берцовая кость, 12 — большая берцовая, 13 — одна из костей предплюсны, 14 — кости плюсны, 15 — фаланги пальцев

На рис. 27 изображен замечательный документ, дошедший до нас от девонского времени. Это — отпечаток переднего плавника рыбы «ящеропер» (завриптер). Всматриваясь в рисунок, вы видите, что в нем намечаются все главные части скелета сухопутной конечности. Скелет плечевого пояса представлен здесь несколькими частями, в которых можно найти зачатки будущих лопатки (7) и ключицы (2); к этому поясу причленяется одна небольшая хрящевая пластинка — зачаток плечевой кости; к ней прикрепляются две пластинки, соответствующие лучевой и локтевой костям, а дальше идут многочисленные лучи, в которых можно узнать предшественников запястных косточек и костей пальцев. Если бы рыба с такими плавниками очутилась на суше, она смогла бы не только опереться на плавники, как рогозуб или протоптер, но и кое-как ползать по земле. Такой плавник без больших трудностей мог бы дать начало настоящей ноге.

Рис. 27. Скелет грудного плавника ископаемой девонской рыбы завриптера: 4 — плечевая кость, 5 — лучевая, 8 — локтевая; к ним причленяются хрящи, соответствующие костям запястья и кисти

Но было ли так на самом деле? Нельзя ли привести какие-нибудь точные факты в защиту этого мнения? Один такой факт есть. Недавно выбравшиеся из воды существа, полурыбы-полуземноводные — ученые называют их тинопами — ползали когда-то по мягким песчаным берегам в Северной Америке. На песке они оставляли следы своих неуклюжих, еще не вполне сложившихся ног. Следы были занесены песком и пылью и погребены навеки в толщах земли. Но вот через сотни миллионов лет молоток геолога, разбивая каменную породу, в которую превратился древний песок, открыл в ней эти замечательные следы. Один из них показан на рис. 28. Остановите на минуту на нем свое внимание — он заслуживает этого: это — след далекого прародителя всех сухопутных позвоночных животных, а стало-быть, отдаленнейшего предка человека. Вы застаете здесь природу как бы за работой, которая еще далека от окончания. Только первый — большой палец успел развиться. Глубокая выемка отделяет его от остальной ноги. Второй палец, как видно, тоже скоро оформится. Но третий только начинает возникать, возвышаясь как бы почкой сбоку от второго; четвертый едва намечается. На пятый палец нет и намека.

Рис. 28. След ноги тинопа

Если это объяснение кажется вам неправильным, взгляните на рис. 29, сделанный одним ученым за много лет до находки следов тинопа. На этом рисунке показано развитие задней ноги саламандры, земноводного животного, которое и теперь существует на Земле. Сперва нога имеет вид выроста, похожего на плавник. Потом на ней начинают слабо намечаться будущие пальцы в виде невысоких почечек. Потом обособляются первый и второй пальцы, и нога саламандры как-раз подходит к тому состоянию, в котором на всю жизнь остались ноги у тинопа. Но у саламандры развитие продвигается дальше. Вырисовывается третий палец, и начинает возникать четвертый. Весь ход развития заканчивается удлинением второго и третьего пальцев, отрастанием четвертого и появлением маленького зачатка пятого.

Рис. 29. Развитие задней ноги саламандры

Немного лет назад блестящая находка, сделанная на дальнем севере, на берегу Гренландии, целиком подтвердила то, на что указывали следы тинопа. Были найдены остатки ползавшего по земле родственника тинопа, голова которого имела еще совершенно рыбье устройство, тогда как конечности уже приспособились к ползанию по земле и были очень похожи на лапы тинопа.

Немалым изменением была утрата жабер. Однако некоторые следы этого когда-то важного органа остались и у тех животных, которые уже давно его утратили. Следы эти выражаются в том, что у птиц и всех млекопитающих (в том числе и у человека) в ранние периоды развития их зародышей образуются в глоточной области жаберные щели, очень схожие с жаберными щелями рыб (рис. 30). Во время дальнейшего развития названных зародышей эти щели зарастают.

Рис. 30. Зародыши высших позвоночных животных: А — свиньи, Б — коровы, В — кролика, Г — человека. У ранних зародышей (верхние ряды) по бокам шеи заметны жаберные щели