Медуза – это одна из двух форм существования стрекающих. Те обычно чередуют в жизненном цикле стадию медузы со стадией полипа – перевернутой кверху ртом сидячей медузы. Из многочисленных полипов, например, состоят кораллы. Актиния тоже полип, только одиночный. Первые книдарии, возникшие из личинок губок, были именно полипами, а медузы возникли позже16. Но «базовая форма» у двух этих форм стрекающих одна и та же: гаструла.
Наша собственная, человеческая «базовая форма» отличается от нее тремя продвинутыми качествами.
Первое из этих отличий: у нас есть спина.
Для медузы спина и брюхо – это одно и то же, равно как и бока. У нее всего одна ось движения. Медуза как будто живет в одномерном мире, в котором есть только перед и зад. Тело книдарий равномерно распределено вокруг этой передне– задней оси – это называется радиальной симметрией. Наша симметрия иная: у нас есть ось «спина – живот» и ось «голова – попа», что порождает плоскость, рассекающую тело на лево и право. Это наше свойство называется билатеральностью, или двусторонней симметрией.
Симметрия – единственное, что зоологи обожают больше, чем полости и эпителии. Дело не в пристрастии к правильным фигурам, а как всегда – в движении. Медуза не может повернуть налево или направо, потому что у нее нет левой и правой стороны. Мы можем двигаться в любую сторону. Билатерально-симметричному животному сложно представить радиально-симметричную жизнь: нужно как-то визуализировать, что вместо двух рук и двух ног у вас одна рука и одна нога, равномерно распределенные вокруг тела.
Сотни миллионов лет назад наши предки проделали обратную операцию: из радиально-симметричных стали билатерально-симметричными. Древний полип, нечто радиально-симметричное наподобие современной гидры или актинии, однажды завалился набок и пополз по земле. В процессе этого эволюционного превращения он обнаружил, что у него, помимо переда и зада, теперь есть живот, которым он ползет по земле, и спина с противоположной стороны. А если есть перед, зад, верх и низ, то есть также лево и право7. Возникновение билатеральности – как открытие нового измерения пространства.
Перед нами новое животное, новая базовая форма тела и новая, крупнейшая ветвь нашего царства: билатерии, чье название как раз и отражает их новый, билатеральный тип симметрии. Если честно, я бы предпочел, чтобы титульным животным нашей «базовой формы» был кто-нибудь величественный: синий кит или хотя бы муравей, но с эволюционной и эмбриологической точки зрения с вариантами не разбежишься: в оригами животного организма человек, как ни крути, сложен из базовой формы «червь».
Червь – не одна группа животных и даже не один тип строения, а общее очертание стандартного билатерального животного. Черви Acoelomorpha, сегодня считающиеся наиболее близкими к стрекающим17, действительно внешне напоминают ползающих книдарий или их личинок. Но большинство червей (включая нас с вами), помимо билатеральной симметрии, добавляют к своему эмбриону еще два принципиальных обновления: мезодерму и сквозную кишку.
КСТАТИ
В этой книге почти все мои герои изображены билатерально симметричными: чтобы что-то очеловечить, ему надо пририсовать лицо, а ничто так явно не говорит о билатерии, как два глаза, расположенные с двух сторон центральной оси. Обычно медуз на картинках и в мультфильмах изображают именно так. Но, даже если забыть про выдуманные глаза, у такой медузы есть еще одна «очеловечивающая» деталь анатомии. Ее воображаемый вектор «попа – голова» направлен вверх. Если бы вы решили пририсовать медузе шляпу, то щупальца бы оказались внизу рисунка, а шляпа легла бы на медузий купол сверху, как на человеческое темя. Но некоторые ученые утверждают, что все должно быть наоборот. Такой вывод можно сделать, сравнивая, какие гены работают в разных частях тела у разных животных. Например, некоторые гены, которые у билатерий активны в голове, у медузы активны в районе рта. На этом основании можно заключить, что купол медузы соответствует заду билатерии, а щупальца, которые окружают рот, – переду18. То есть шляпу медузе, следуя такой версии, нужно натягивать прямо на щупальца, а плавает это несуразное животное попой вперед.
Мезодерма – это третий зародышевый листок. В примитивной гаструле медузы два слоя: эктодерма и энтодерма. У них две разные профессии: взаимодействие со средой и взаимодействие с пищей. С появлением мезодермы возникает третья профессия.
Эту профессию определить сложнее. С одной стороны, мезодерма – это замкнутый слой клеток между эктодермой и энтодермой. Полость внутри полости. То есть эпителий мезодермы граничит не с полостью желудка, не с внешним миром, а с внутренней, изолированной и тонко контролируемой средой организма. Логично, что из мезодермы возникают, например, кровеносная и выделительная системы[17].
С другой стороны, эволюционные биологи сходятся на том, что первичной функцией мезодермы было – читатель уже в курсе – движение20. Именно из мезодермы возникают мышцы, а у нас еще и скелет[18].
Наша мезодерма возникает в процессе развития как две серии замкнутых мешков, которые откладываются с двух сторон кишки в гаструле. Из этих парных серий мешков и разовьются парные мышцы, парные почки, парные артерии. Мезодерма с двух сторон радиально-симметричной кишки – это решительный шаг в билатеральную симметрию15. В полученной фигуре ясно угадываются очертания древнего червя, извивающегося влево и вправо.
Но, чтобы завершить превращение человеческого эмбриона в базовую форму «червь», нужно добавить финальный штрих: анальный прорыв.
Среди червей бывают и хищники, и фильтраторы, и паразиты. Многие черви охотно плавают, другие ползают по земле или морскому дну. И все-таки главный талант канонического червя – его умение копать.
Медуза, решившая закопаться в землю, далеко не продвинется. Но если медузу пробить насквозь и превратить в трубку, то она может копать бесконечно, причем все это время непрерывно питаться. Проделав с несчастным животным такую устрашающую операцию, мы получили сквозную кишку: вместо одного отверстия для приема еды и выброса остатков, отверстий теперь два, и пища движется в одном направлении, противоположном направлению движения.
Получившаяся в конечном итоге «базовая форма» типичных билатерий представляет собой трубку, у которой с одной стороны рот, а с другой – анус. Это описывает и червя, и рыбу, и даже, с некоторыми добавлениями, человека.
В совокупности с мезодермальными мышцами и собственно билатеральной симметрией такое трубчатое строение позволило нашим предкам освоить новую среду обитания и тем самым, по одной из версий, подтолкнуло царство животных к назревающей революции.
Червь в земле – как рыба в воде. Все его тело устроено таким образом, чтобы заглатывать частицы почвы или морского грунта, пропускать через свою пищеварительную систему, переваривая и всасывая все полезное, и выбрасывать с обратной стороны, продолжая при этом копать землю своим удлиненным телом.
Такое было возможно не всегда. Самые древние из ископаемых животных – это фауна так называемого эдиакарского периода (635–541 млн лет назад). Вероятно, что в толще воды в те времена вовсю сновали медузы и личинки, которые из-за своих мягких тел и микроскопических размеров не оставили следа в геологической летописи. Основную же массу собственно ископаемых животных того времени составляют придонные виды. Так вот, среди них нет никого, кто умел бы копать. Часть дошедшей до нас эдиакарской фауны – это неподвижные фильтраторы, а часть – плоские существа, вероятно, скользившие по дну и, подобно современным планариям, обгладывающие с камней какой– нибудь питательный налет.
В этом-то питательном налете вся соль. Дело в том, что на морское дно постоянно оседает много потенциально съедобного: от бактерий до останков животных. На любой потенциально съедобный ресурс рано или поздно найдется кто-нибудь, кто его съест.
В случае с кембрийским взрывом – той самой революцией, к которой мы приближаемся в нашем повествовании, – питательный налет на морском дне копился там миллиарды лет. Он и сегодня-то толстенный: бактерии в осадочных отложениях составляют, по некоторым оценкам, половину общемировой биомассы прокариот22. Именно этими отложениями микроорганизмов, по всей видимости, и питались придонные животные в эдиакарский период. Проблема в том, что они могли их только соскребать с поверхности.
Кембрийский взрыв – это кульминация истории царства животных. Взятие Бастилии, переход через Рубикон, бомба над Хиросимой. В кембрийский период, следующий за эдиакарским, в считаные минуты по эволюционным часам (каких-то 25 млн лет) океан заполонили мириады существ неслыханной сложности и невероятного разнообразия. Все основные группы животных, которые мы могли бы узнать сегодня, появляются в ископаемой летописи в этот кратчайший период эволюционной истории. Внезапно вместо редких вкраплений странных животных возникают целые залежи трилобитов, тонны червей, бесконечные раковины, сегменты, ноги, зубы, шипы и антенны. Если и есть в истории жизни на земле «взрывообразные» фазы, то нет лучшего примера, чем кембрийский период. Именно поэтому граница между эдиакарием и кембрием – чуть ли не главная хронологическая отметка в истории Земли.
КСТАТИ
Как и классификация видов, классификация геологических эпох имеет свою иерархию: период – это часть эры, эра – часть эона. На границе эдиакарского и кембрийского периодов (около 541 млн лет назад) сходится все. С кембрия ведется отсчет собственно нового периода, но также и новой эры – палеозойской, сменившей протерозойскую, и даже нового эона – фанерозоя. Для палеонтолога история жизни по-настоящему начинается с кембрийского периода. В летописи ископаемых остатков контраст между кембрием и всем, что было до него (а жизнь к тому моменту существовала уже 2,5–