Станислав Лем. Четырнадцатое путешествие Ийона Тихого Похож ли позвоночник на флейту? Прямой рыбий — возможно, а вот S-образно изогнутый человеческий — едва ли. Поэтам, конечно, виднее, но даже если позвоночник нельзя использовать в качестве музыкального инструмента, то с точки зрения зоолога он не становится от этого хуже. Это совершенно замечательное эволюционное изобретение, благодаря которому образуется внутренняя опора для тела, позволяющая совершать сложные и точные движения; также под его защитой находится спинной мозг. Счастливые обладатели этого устройства образуют большую, прогрессивную и экологически пластичную группу животных, называемую подтип Vertebrata (Позвоночные). Один из представителей класса млекопитающих, относящегося к этой группе, сумел достичь, пожалуй, самого большого эволюционного успеха в истории — расселиться по всей планете и даже претендовать на «господство» над ее биосферой. Хорошо это или плохо, вопрос другой. В свою очередь, позвоночные являются лишь частью, но самой крупной частью, типа Chordata (Хордовые), в который кроме них на правах подтипов входят еще оболочники (мы с ними уже встречались ранее), а также небольшая группа бесчерепных (мы вот-вот с ними познакомимся). Во всей этой теплой и разномастной компании на долю позвоночных приходится примерно 95 % видового разнообразия. Они заметно превосходят своих сородичей не только по числу видов, но и по адаптивным способностям. И оболочники, и бесчерепные — это исключительно морские создания, в то время как позвоночные успешно освоили и пресные воды, и нижние слои атмосферы, и почву, и, конечно же, наземную среду обитания. Полным-полно их и в море-океане.
Своя рубашка всегда ближе к телу. Мы, люди, не можем не питать особого интереса к происхождению и эволюции хордовых животных, к которым сами относимся. Вполне резонно уделить этому вопросу специальную главу.
Автор этих строк сам является хордовым, позвоночным, а вдобавок еще и млекопитающим(ся). Да не упрекнут меня в хордово-квасном патриотизме, если я скажу, что тип животных, к которому имею честь принадлежать, является самым эволюционно успешным и морфологически продвинутым во всем животном царстве. При этом я вполне осознаю, что понятие эволюционного успеха и критериев, которыми он определяется, весьма спорно и не имеет универсального толкования. Тем не менее давайте попробуем сравнить три типа животных, включающих наибольшее число видов, — членистоногих, моллюсков и хордовых — с помощью наиболее часто используемых индикаторов биологического прогресса и успеха.
Число видов, которые включает тот или иной тип и класс, нередко считают главнейшим из показателей биологического прогресса. Чем разнообразнее, тем успешнее. В этом отношении первенство однозначно принадлежит членистоногим, которых в современной фауне насчитывают больше миллиона видов, и каждый год описывают сотни новых, особенно среди насекомых. Моллюски и хордовые отстают с огромным отрывом, который нет никакой надежды сократить. Более того, по мнению многих специалистов, некоторые из типов животных потенциально содержат больше видов, чем хордовые, только эти организмы настолько малы и ведут столь скрытный образ жизни, что большая их часть до сих пор ускользает от зоологов. Таковы представители типа Круглые черви, или Нематоды, число неоткрытых видов которых оценивается примерно в миллион! На Земле просто нет такого количества специалистов по нематодам, чтобы описать и изучить это невидимое многообразие. Большинство экспертов занимаются круглыми червями, паразитирующими на человеке, домашних животных и культурных растениях, а огромная масса нематод, не относящихся к этим категориям, привлекает значительно меньше внимания (и денежных средств, без которых почти невозможно заниматься их описанием).
Если же в качестве критерия прогресса взять не число видов, а морфологическое и экологическое разнообразие группы, то расположение мест на пьедестале почета может измениться.
Возьмем размеры тела. Они интересны не только сами по себе, но и потому, что отражают разнообразие адаптивных стратегий животных. Очень маленькие и очень крупные существа резко различаются между собой по продолжительности жизни, типу питания, положению в пищевых цепочках и другим параметрам. Можно сказать, что чем шире диапазон размеров тела в изучаемом типе животных, тем, при прочих равных условиях, он экологически разнообразнее и способен занять большее количество ниш в экосистемах.
Самые крупные членистоногие, каких только знал мир, принадлежали к классам ракообразных и двупарноногих многоножек. Исполинские сороконожки, достигавшие двух метров в длину, давно вымерли, а вот среди ракообразных и сейчас можно встретить великанов, таких как японский паук-краб, способных вымахать размером до 3 м (правда, эта величина соответствует размаху конечностей краба; размер его тела без учета ног куда скромнее).
Но это предел роста — даже в минувшие геологические эпохи, полные гигантских чудовищ, членистоногие не становились крупнее. Одна из причин — их наружный хитиновый панцирь. Это прекрасное защитное приспособление, сделавшись слишком большим, способно принести немало хлопот своему обладателю. Хитин не эластичен, поэтому панцирь не дает расти телу, находящемуся под его защитой. Вот почему членистоногие вынуждены периодически линять, сбрасывая ставший тесным хитиновый покров и одеваясь новым. А это означает затраты времени и энергии, не говоря уже о возрастающем риске быть съеденным во время одного из периодов беззащитности. На суше носителей такой брони ждет другое испытание. Если увеличить насекомое, скажем муху или жука, до размеров коровы, они не смогут сделать и шагу по земле, не говоря уже о том, чтобы летать. Слишком тяжелым сделается их наружный покров, увеличившийся пропорционально огромному размеру тела. Дышать такое чудище тоже не сможет, но уже по другой причине. В отличие от крови позвоночных, «кровь» насекомых (правильнее ее называть гемолимфой) не выполняет функцию транспортировки кислорода. Живительный газ разносится по телу с помощью системы разветвленных трубочек-трахей путем диффузии без использования жидкости. Коэффициент диффузии кислорода в воздухе в 10 000 раз выше, чем в жидкой среде, что и определяет саму возможность такой транспортировки. Но из физики известно, что скорость диффузии обратно пропорциональна расстоянию, которое должен пройти газ, поэтому такой простой способ снабжения кислородом эффективен лишь при небольших размерах тела. Насекомые размером с человека существовали только в кафкианских фантазиях.
