Прикрепление пера (А) и волоса (Б): 1 – эпидермис; 2 – дерма; 3 – бородки пера; 4 – разорвавшийся чехлик; 5 – полость очина пера; 6 – фолликул; 7 – стержень волоса; 8 – сальная железа; 9 – волосяной фолликул; 10 – волосяная луковица
От пресмыкающихся произошла ещё одна группа позвоночных животных, у которых покровы стали развиваться совсем в ином направлении. Произошло это ещё раньше, чем появилось первое перо птиц или динозавров, в конце палеозойской эры. У пресмыкающихся – звероящеров помимо роговых чешуй стали появляться волосы, то есть шерсть. Именно эти животные стали прародителями млекопитающих, покрытых шерстью. Причем следует отметить, что шерсть – это не преобразованные роговые чешуи пресмыкающихся, как может показаться, а новая производная эпидермиса.
Так за миллионы лет кожные покровы позвоночных животных преобразовывались в самые различные варианты.
Откуда легкое
Только с появлением особых органов дыхания – легких – стал возможен выход позвоночных животных на сушу. Жабры, которые могли высохнуть на суше, были непригодны для дыхания вне воды. Хотя надо сказать, что некоторые сухопутные беспозвоночные все же умудряются дышать жабрами на суше. Например, ракообразные мокрицы. Но они оказались «заложниками» такого типа дыхания, обреченными жить только при очень большой влажности. Сухой воздух для жабр губителен. А вот насекомые и все остальные трахейнодышащие членистоногие способны дышать на суше и жить в самых засушливых условиях, даже в пустынях. Они дышат трахеями, которые находятся внутри тела животных. Именно за счет трахей членистоногие вышли на сушу раньше позвоночных животных примерно на 50–70 миллионов лет.
Из позвоночных первыми выбрались на сушу и смогли почти постоянно находиться вне воды земноводные. У них уже было легочное дыхание. Но впервые появились легкие, точнее, легкое, не у амфибий, а у рыб. Родоначальниками легочного дыхания среди позвоночных были рыбы: кистеперые и двоякодышащие. Первые могли не только дышать атмосферным воздухом, но и с помощью мясистых плавников вылезать на сушу.
Родоначальницей легких у позвоночных следует считать пищеварительную систему. Первое непарное легкое было выростом кишки. Его стенки были пронизаны густой сетью сосудов и, быть может, имели внутреннюю складчатую поверхность. Но только когда легкие окончательно отсоединились от кишки, а воздух в них стал поступать по особым каналам, отходящим от глотки, они стали настоящими легкими.
Легкие и плавательный пузырь у разных групп рыб и наземных позвоночных: I – типичный плавательный пузырь большинства рыб; II – плавательный пузырь костных видов ганоидов со складчатой поверхностью, способной выполнять дызательную функцию; III – пузырь рыбы эритринус, открывающийся сбоку (переходная стадия от легкого к типичному пузырю); IV – легкое двоякодышузей рыбы, переместившееся на спину; V – легкое многопера (первичный тип строения, предшествующий всем другим); VI – легкое наземных позвоночных (на стадии эмбриона); 1 – пищевод; 2 – легкое или плавательный пузырь
По происхождению к легким близок плавательный пузырь, который также изначально является выпячиванием кишки. Его основная функция – поддержание плавучести тела рыбы. Но, как и примитивное легкое, у некоторых рыб он может участвовать в дыхании.
Около 400 миллионов лет назад легочное дыхание и примитивные легкие были распространены не только у кистеперых и двоякодышащих рыб. Доказательство тому – современная примитивная лучеперая рыба, которая имеет легкие. Надо, конечно, отметить, что все имевшие и имеющие легкие рыбы обладают или обладали ещё и жабрами.
Из доживших до наших дней двоякодышащих и кистеперых рыб легкими способны дышать только двоякодышащие рыбы. Единственная ныне живущая кистеперая рыба латимерия никогда не поднимается к поверхности воды за глотком воздуха. Её единственное легкое заполнено жировой тканью и не функционирует. Она словно «забыла» славную историю своих предков, когда кистеперые бродили по суше в поисках новых водоемов.
Необычная рептилия
Как вам хорошо известно, сердце пресмыкающихся трехкамерное – один желудочек и два предсердия. Несмотря на это, в желудочке есть перегородка, которая разделяет его на две части. Это необходимо для того, чтобы разделить кровь, поступающую из предсердий – богатую кислородом и насыщенную углекислым газом. Но перегородка эта неполная. Она может замыкаться, соприкасаясь со стенками сердца во время его сокращения. Тем не менее кровь все равно частично перемешивается.
Сердце крокодила (продольный разрез): 1 – правый желудочек; 2 – задняя вена; 3 – передние полые вены; 4 – правое предсердие; 5 – правая систолическая дуга; 6 – левая систолическая дуга; 7 – легочная артерия; 8 – легочные вены; 9 – левое предсердие; 10 – левый желудочек; 11 – панцирное отверстие
Такое строение сердца характерно для черепах, чешуйчатых (змей и ящериц) и клювоголовых. Это представители трех разных отрядов рептилий. Но есть ещё один отряд пресмыкающихся, который отличается по строению сердца от всех остальных рептилий. Он представляет группу, которая почти полностью исчезла с лица Земли. Это группа архозавров. Из неё до наших дней дожили только крокодилы.
Сердце этих устрашающих рептилий имеет полную перегородку, за счет чего кровь в нем почти не смешивается (все же маленькое отверстие в перегородке существует – оно называется паниццево отверстие). Подобная перегородка есть только в сердце птиц и млекопитающих.
Если крокодилы принадлежат столь древнему и почти полностью исчезнувшему древу, то можно предположить, что и другие представители архозавров, например, динозавры и летающие ящеры, имели такое же четырехкамерное сердце, то есть были весьма высокоразвитыми пресмыкающимися.
Ещё один глаз
Число глаз у животных может быть очень разным. Мы привыкли к двуглазым созданиям, и поэтому животное, имеющее большее число глаз, кажется нам странным. Вспомним мультфильмы, в которых даже у пауков зачастую только два глаза, хотя реально их гораздо больше. Но, оказывается, и позвоночные, причём весьма высокоорганизованные, не всегда ограничиваются двумя глазами. Более того, число глаз у них нечётное!
Любители мистики и всевозможных сказок наверняка тут же воскликнут: это же тот самый таинственный «третий глаз»! И, что самое интересное, будут правы.
Оказывается, у некоторых рептилий и круглоротых действительно есть третий глаз. В верхней части лба этих животных (например, у отдельных ящериц) в черепе есть отверстие, затянутое кожей. В этом-то отверстии под кожей и располагается третий глаз.
Он, как остальные, более привычные для нас глаза позвоночных, по своему происхождению является выростом головного мозга, а именно промежуточного мозга. По форме он напоминает обычное глазное яблоко.
Зачем же он нужен миногам и некоторым рептилиям? Может, он только внешне похож на глаз, а на самом деле выполняет совсем другую функцию? Но нет, это самый настоящий глаз, в котором ещё можно различить зачатки хрусталика и роговицы. Даже сквозь кожу он различает свет и тьму.
Когда-то давно, миллионы лет назад, древние бесчелюстные, некоторые рыбы и примитивные амфибии имели хорошо развитый третий, или теменной, глаз, который функционировал наравне с остальными двумя глазами. Первоначально он был необходим животным, которые обитали и затаивались на дне. Третий глаз осматривал ту часть пространства, которую в полной мере не могла рассмотреть пара других глаз. А ведь это очень важно – вовремя увидеть хищника, который нападает сверху. А такие, видимо, в далекой палеозойской эре преобладали.
По мере того как стали появляться быстро передвигающиеся животные, которые жили в толще воды и даже выходили на сушу, необходимость в третьем глазе отпала. Он сохранился у некоторых животных как пережиток прошлого – рудимент.
И все же он не исчез бесследно даже у тех животных, которые его совсем не имеют, в том числе и у человека. У человека и других млекопитающих он превратился в железу внутренней секреции – эпифиз (пинеальное тело). Он вырабатывает гормон мелатонин. Ученые считают, что свою зрительную функцию эпифиз полностью не потерял. Через кожу и кости черепа тоже проходят единичные частицы света. Их появление чувствует эпифиз. И в зависимости от наличия света или темноты регулирует выделение мелатонина, который важен для нормальной пигментации нашей кожи.
Кроме того, в эпифиз, пройдя по нескольким нервным путям и участкам головного мозга, поступает информация от сетчатки обычных глаз. А для некоторых животных функционирование эпифиза связано ещё и со временем размножения. Таким образом, эпифиз все время «в курсе», день или ночь у нас над головой.
Теперь мы можем научно установить эволюционную историю циклопа из древнегреческих мифов. Он произошел от миноги, изначально имел три глаза, два из которых исчезли в результате обычного биологического процесса редукции органов. Так и остался у него только один теменной глаз (и, видимо, не было эпифиза). (Вы, конечно же, понимаете, что это шутка.)
Сумчатые кости
Один из важных отличительных признаков сумчатых млекопитающих от плацентарных – наличие сумчатых костей. У плацентарных, сами понимаете, они отсутствуют. Но у сумчатых в районе брюшной полости располагаются небольшие парные косточки. По происхождению они являются сесамовидными. Они есть и у кенгуру, и у коалы, и у вомбата. Сумчатые кости выполняют вспомогательную функцию для поддержания сумки этих зверей. Легко ли кенгуру передвигаться, нося везде за собой сумку с тяжелым детенышем, который засиживается в ней очень долго, вырастая до совершенно немладенческих размеров? Интересно, что сумчатые кости имеются не только у самок, но и у самцов сумчатых млекопитающих.
Тазовые и сумчатые кости сумчатых: 1 – подвздошная; 2 – седалищная; 3 – лобковая; 4 – сумчатая (предлобковая)
Появились эти кости очень давно, сотни миллионов лет назад, когда млекопитающих и в помине ещё не было. Первыми их обладателями были звероящеры-териодонты. Есть они и у древних мезозойских млекопитающих, и не только у сумчатых, но и у представителей давно вымерших групп, например у эупантотериев, семитродонтов.