Чем, например, морской еж похож на человека? Округлый панцирь, иглы – ёж настолько своеобразен, что признать в нем даже далекого родича в голову не придёт. Тем не менее у этого животного есть одна особенность, которая роднит этих колючих обитателей морей с нами.
Разрез кожи голотурии: 1 – скелетные элементы
Кожа морских ежей очень похожа на нашу. Она тоже двухслойная и состоит из поверхностного эпителиального слоя и дермы, которая образуется из мезодермы. Такое же строение имеет кожа человека.
В дерме кожи морских ежей образуются кристаллы карбоната кальция. Из каждого такого кристаллика вырастает многогранная табличка. Примыкая друг к другу, десятки подобных табличек образуют панцирь. К ним же крепятся иглы, которым эти иглокожие обязаны своим названием. Иглы, кстати, образуются так же, как таблички панциря.
Прикрепрение иглы морского ежа: 1 – игла; 2 – эпителий; 3 – мышцы, двигающие иглу; 4 – суставная головка; 5 – пластинка панциря
Кости человека тоже имеют мезодермальное происхождение, они образуются из производной мезодермы – мезенхимы. То есть помимо того, что кожа у человека и морского ежа очень похожа, наш скелет образуется из того же зародышевого листка.
Сходство иглокожих и позвоночных животных проявляется ещё в эмбриональном развитии. На одном из этапов развития у зародыша-гаструлы прорывается первичный рот – бластопор. Он не случайно так назван. Дело в том, что с течением времени на противоположном ему конце появляется другое отверстие, которое становится ртом, но уже вторичным, а первичный рот теперь представляет собой анальное отверстие. По сути дела меняется направленность пищеварительной системы. Поэтому и позвоночных, и иглокожих относят к группе вторичноротых животных.
Значит ли это, что позвоночные животные (а точнее, все хордовые) и, в том числе, человек произошли от морских ежей или каких-то других иглокожих? Ученые очень много спорят о происхождении хордовых животных. Некоторые считают, что предок хордовых – это какое-то древнее палеозойское вымершее иглокожее, которое лежало на дне и собирало на нем пищу, а может, отфильтровывало из воды. Другие ученые в корне не согласны с ними.
Мы не будем встревать в спор ученых, а для себя заключим только, что предок хордовых мог иметь какие-то родственные связи с иглокожими животными. А может быть, это всего лишь совпадение?
Ребенок совсем не похож на родителей
Судя по личинкам тех животных, о которых пойдет речь в этом рассказе, их предки были подвижными свободноплавающими или свободноползающими животными. Как мы уже выяснили, для таких животных характерно развитие нервной системы, органов чувств и передвижения. Но что происходит с животным, если оно всю взрослую жизнь сидит на одном месте? Разберем этот вопрос на нескольких примерах.
Строение многих животных претерпевает такие основательные изменения, что трудно не только найти общее во внешнем виде личинки и взрослого животного, но и обнаружить некоторые системы органов у сидячего организма. Как уже говорилось, у сидячих животных исчезают специальные органы чувств, которые не нужны при сидении на одном месте. У балянусов, усоногих раков, нет жабр. Их функцию выполняют видоизмененные конечности, и без того взявшие на себя задачу отфильтровывать из воды все съедобное. У них полностью отсутствуют две системы органов: кровеносная и выделительная. Нервная система сократилась до надглоточных ганглиев и отходящих от них нервов.
Строение морского жёлудя: 1 – усики; 2 – кишка; 3 – ганглии нервной системы; 4 – ножки; 5 – мускулы-замыкатели; 6 – мантия; 7 – скелетные пластинки; 8 – мантийная полость
Похожая редукция кровеносной и выделительной систем происходит у мшанок. Дышат они поверхностью тела, число ганглиев сокращается до одного. Пассивное сидение не требует активной циркуляции крови и выведения продуктов обмена веществ, ведь все процессы в организме идут не столь быстро, как у подвижных животных. Да и хорошо развитая нервная система не нужна, ведь движения ног у усоногих и специального ловчего органа – лофофора – у мшанок однообразны. Мшанки, ко всему прочему, никогда не обитают поодиночке. Они колониальные организмы. В такой колонии – едином доме – сидит несколько сотен мельчайших животных-зооидов и каждый выполняет свою функцию: добывает пищу, защищает соседей от хищников, отвечает за размножение.
Колонии мшанок: А – общий вид прикрепленной колонии; Б – общий вид медленно ползущей колонии пресноводных мшанок; В – участок при увеличении; 1 – одна особь; 2 – расправленный лофор (ловчий аппарат); 3 – передняя кишка; 4 – желудок; 5 – задняя кишка; 6 – стенка, окружающая все особи колонии; 7 – канатик со статобластами; 8 – втянутая особь
Частое явление у прикрепленных животных – гермафродитизм, то есть наличие у одного животного и мужских, и женских половых органов. Это полезно, поскольку неизвестно, окажется ли рядом представитель другого пола. А доползти до подходящего партнера неподвижное животное, сами понимаете, не в состоянии. Если же все особи гермафродиты, то для размножения подойдет любой сосед. Оплодотворение у животных-гермафродитов всё равно перекрестное, но его шанс увеличивается в два раза. Сначала животное выступает в одной роли – у него развиваются органы одного пола, а позже в другой – соответственно, развиваются органы другого пола. Такое явление известно среди таких «домоседов», как оболочники, усоногие раки, некоторые брахиоподы.
Но бывают в природе и такие случаи, когда у сидячего животного сильной редукции органов не происходит. Как, например, у погонофор, сидящих в вертикальной трубке и имеющих червеобразное тело, сегментированное только на заднем конце. У них есть и хорошо развитая кровеносная система, основу которой составляют большие спинной и брюшной сосуды, и нервная система. А может быть, степень редукции органов зависит от того, как давно появились эти животные, отделившиеся от предков? В данном случае предками погонофор были многощетинковые кольчатые черви.
Оказывается, в связи с сидением всю жизнь на дне многим животным не нужны не только отдельные органы, но и целые их системы, без которых мы не выжили бы и одного дня. А у сидячих животных упрощение их анатомии не приводит к столь значительным последствиям.
Как полухордовые «двух зайцев убили»
Полухордовые – очень необычные и оттого очень интересные животные. Это обитатели морского дна. Внешне червяки червяками, они относятся к отдельному типу морских беспозвоночных. Одни зарываются в грунт и там поглощают ил, извлекая из него все съедобное, другие сидят на поверхности дна и вылавливают пищу из воды щупальцами, покрытыми ресничками. И у тех, и у других в рот попадает вода, от которой нужно избавляться. Просто выплевывать её обратно полухордовым не захотелось, и они придумали другой способ выведения её из пищеварительной системы.
Полухордовые класса крыложаберных: А – цефалодискус; Б – раблоплеура (одна особь колонии); 1 – выросты щупалец; 2 – щупальце («рука»); 3 – головной щиток; 4 – рот; 5 – туловище; 6 – стебелек; 7 – анальное отверстие; 8 – почки на стебельках; 9 – трубка, окружающая все особи в колонии
Для этого у полухордовых появились особые приспособления. Изо рта пища и вода поступают в пищевод. Дальше пища продолжает своё путешествие по пищеварительной системе, а вода выводится из пищевода через стенки, где расположены отверстия, связывающие пищевод с внешней средой. Таким образом, вода, попадая в рот, проходит в пищевод, а оттуда покидает тело животного.
У некоторых полухордовых около этих отверстий появились жабры. Очень удобно: вода не просто отводится из ротовой полости, а заодно омывает жабры, как у рыб. Это сравнение не случайно, ведь у хордовых животных, в том числе рыб, ланцетников и миног, принцип строения пищеварительной системы такой же: вода из ротовой полости выходит через жаберные щели, омывает жабры, обогащая их кислородом.
Ученые-зоологи задумались, не могли ли древние полухордовые быть прародителями хордовых животных? Может быть, именно в этом заключается разгадка происхождения хордовых, над которой уже не одно десятилетие бьются ученые мужи. Ведь и у полухордовых есть стержневидное образование – нотохорд, очень похожее на хорду по происхождению, положению (на спине над кишечником) и строению. Тем не менее дать однозначный ответ на этот вопрос пока не удается. Возможно, полухордовые и хордовые не прямые родственники, а дети, появившиеся на свет от одного предка.
Анатомия позвоночных животных
Носители позвоночника
Говоря о беспозвоночных животных, мы имели дело с великим множеством различных живых существ, зачастую совсем не похожих друг на друга. Это и понятно, учитывая, что к беспозвоночным относится более двух десятков типов животных. Планы строения этих животных иногда сильно отличаются друг от друга.
А вот позвоночные животные – это всего лишь один тип, да и то неполный, поскольку позвоночные – это подтип типа хордовых. Другие подтипы хордовых – оболочники (асцидии) и бесчерепные (ланцетники). Все три подтипа объединяет наличие упругого стержня, который располагается на спинной стороне тела и называется хордой. У оболочников нет позвоночника, и во взрослом состоянии отсутствует и хорда, она есть только у личинок. Именно личинки позволяют оболочникам «числиться» в типе хордовых, хотя некоторые исследователи все же пытаются выделить их в отдельный тип. В любом случае, именно по этой группе животных проводят границу между двумя подразделениями животного царства: беспозвоночными и позвоночными животными. Ланцетник, конечно, тоже не имеет позвоночника, однако хорда у него сохраняется и во взрослом состоянии, что позволяет поставить его на древе жизни ближе к позвоночным животным.
Первыми животными, которые обзавелись позвоночником, стали бесчелюстные. Иногда их называют «бесчелюстными рыбами», но это неверно: с тем же успехом можно и амфибий называть «наземными рыбами» – амфибии, кстати, к рыбам даже ближе, чем бесчелюстные. По названиям групп животных легко можно понять, какова основная особенность строения, отличающая этих животных от других. У бесчерепных