Книга: Парнокопытные киты, четырехкрылые динозавры, бегающие черви...

Линяющие, китопарнокопытные и пумапарды

Линяющие, китопарнокопытные и пумапарды

Надо сказать, что за десять — пятнадцать лет, прошедших с кембриджской встречи и юдомской экспедиции, в биологических, включая палеонтологию, дисциплинах произошла настоящая техническая революция. Приборы нового поколения и методы исследования, подобные конфокальной микроскопии, лазерному трехмерному сканированию высоко'го разрешения и цифровому картированию, позволяют заглянуть в самые потаенные места окаменелостей.

В этот период молекулярные биологи начали свою конкисту против постулатов классической сравнительной анатомии. Получилось, что членистоногие — совсем не родственники кольчатых червей, а вместе с приапу-лидами и круглыми червями составляют ветвь Ecdysozoa (экдисозои, или линяющие животные); а брахиоподы не занимают промежуточное положение между первично-и вторичноротыми, но вместе с кольчецами, моллюсками, мшанками и прочими щупальцевыми образуют другую большую ветвь беспозвоночных — Lophotrochozoa (лофотрохозои). Таких результатов в середине 90-х добились группы молекулярных биологов под руководством Кеннета Халаныча из Обурнского университета в Алабаме, Анны Марии Агинальдо из Калифорнийского университета (Лос-Анджелес) и Владимира Вениаминовича Алешина из Научно-исследовательского института физико-химической биологии при МГУ. Лишь Deuterostomia (вторично-ротые) остались незыблемым бастионом сравнительной анатомии, хотя и к ним примостилась некая Xenoturbella, которую раньше помещали среди плоских червей.

На первых порах казалось, что это фронда, а не революция. Но время шло, а странные образы не растаяли, а лишь обрели четкость. И теперь молекулярные деревья многоклеточных животных разделяются на ветви Porifera (шестилучевые, обыкновенные и известковые губки, а также Homoscleromorpha), Placozoa (трихоплакс), Cnidaria (кишечнополостные, включая миксозоа), Ctenophora (гребневики), Acoelomorpha (немертодерматиды и бескишечные турбеллярии, иногда вместе с Xenoturbella), Deuterostomia (иглокожие, гемихордовые и хордовые, иногда вместе с Xenoturbella), Chaetognatha (щетинкочелюст-ные), Ecdysozoa (круглые черви, волосатики, приапулиды, лорициферы, киноринхи, тихоходки, онихофоры, членистоногие, включая пятиусток), Lophotrochozoa (мшанки, камптозои, циклиофоры, ортонектиды, брахиоподы, фо-рониды, моллюски, немертины и кольчецы, в том числе мизостомиды, эхиуриды, сипункулиды и погонофоры/ве-стиментиферы, а также дициемиды) и Platyzoa (прочие плоские черви, брюхоресничные, скребни, микрогнато-зои и коловратки).

Здесь придется остановиться, чтобы пояснить: брахиоподы — это морские двустворчатые животные, которые питаются с помощью особого ловчего аппарата — лофо-фора. Обычно лофофор, или щупальценосец, имеет вид подковы, на которой сидят ресничные щупальца; реснички и гонят пищевые частицы, вылавливаемые из толщи воды, в рот. Кроме брахиопод, лофофор есть у мшанок, образующих сростки-колонии из известковых скелетиков (обрастая поверхность камней и водорослей, они действительно напоминают мох), а также у похожих на сидячих червячков форонид и недавно открытых микроскопических циклиофор. У моллюсков и кольчатых червей лофофора нет, а есть плавающая личинка с венчиком ресничек— трохофора. Когда молекулярные биологи объединили всех этих животных в одну группу, они подобрали им общее название по наиболее характерным признакам — лофотрохозои. С представителями лофотрохозой и других выше названных групп мы подробнее познакомимся по мере их появления в ископаемой летописи.

Молекулярные исследования коснулись и более тонких веточек родословного древа животных. Например, среди плацентарных млекопитающих неожиданно для зоологов Уильям Мерфи, Стивен О'Брайен и их коллеги из Лаборатории геномного разнообразия при Национальном институте по исследованию рака (Фредерик, Мэриленд) «создали» афротериев (хоботные, даманы, сирены, трубкозубы, тенреки, прыгунчики и златокроты), лавразиятериев (китопарнокопытные, непарнокопытные, хищные, ластоногие, панголины, летучие мыши и насекомоядные) и су-праприматов (грызуны, зайцеобразные, шерстокрылы, ту-пайи и собственно приматы). Из привычных объединений уцелели лишь неполнозубые: муравьеды, ленивцы и броненосцы. На ином уровне оказалось, что, скажем, американские львы — пумы — родственники не африканских львов, а… гепардов. (Как следует из названий, афротерии — это звери, которые появились в Африке, а лавразия-терии — в Лавразии, на материках Северного полушария.)

Как бы трудно ни было зоологам с этим мириться, идеи молекулярных биологов встретили неподдельный интерес и твердокаменные (в прямом смысле) подтверждения со стороны палеонтологов. Ископаемый гепард мирацино-никс (Miracinonyx), гонявший по прериям американских вилорогов еще 10 тысяч лет назад, связывает пуму и гепарда. В египетской «Долине китов» и на севере Пакистана палеонтолог Филип Джинджерич из Мичиганского университета раскопал во всех подробностях раннюю родословную китов: от бегемотоподобного четвероногого полуводного пакицета {Pakicetus, 1,8 метра длиной), жившего 50 миллионов лет назад, до майацета (Maiacetus, 2,6 метра), 47 миллионов лет назад волочившего по берегу свое грузное тело на манер морского льва (он опирался на крепкие перепончатые лапы, гребя которыми прекрасно плавал), и гигантского 16-метрового базилозавра (.Basilosaurus), крупнейшего хищника позднеэоценовых морей (40–35 миллионов лет назад) с рудиментарными задними конечностями. И в этих остаточных конечностях еще была таранная кость, точно такая же, как у всех парнокопытных! Древние палеоцен-эоценовые зубы и плюсневые косточки (эти части скелета сохраняются лучше всего) прыгунчиков, даманов, хоботных и сирен имеют гораздо больше сходства между собой, чем у современных представителей этих зверей, за время эволюции приспособившихся к очень разной пище и образу жизни. В свою очередь, палеонтологи Федерико Агнолин из Аргентинского музея естественных наук и Николас Чименто из Музея Ла-Платы обнаружили, что по некоторым особенностям развития скелета (число позвонков в грудопоясничном отделе, строение таранной кости, запаздывание смены зубов) странные и полностью вымершие южноамериканские копытные — нотоунгуляты, пиротерии и астрапотерии — являются скорее родственниками афротериев (хоботных, сирен и так далее), чем настоящих копытных.

Именно успехи молекулярной биологии, задавшие новые параметры филогенетических деревьев, позволили найти правильное место среди Ecdysozoa, Lophotrochozoa и Deuterostomia и для ряда кембрийских групп (например, палеосколециды, ксенузии, аномалокаридиды) и понять, куда относятся неопознанные кембрийские объекты, представленные всевозможными мелкоразмерными ракушками. Всего десять — пятнадцать лет назад эти двадцать — тридцать крупных групп (томмотииды, халькие-рииды, хадимопанеллы и многие другие), казалось, никогда не найдут «своего» места среди многоклеточных животных.

Если же взять шире и посмотреть на самые толстые ветви дерева жизни, то окажется, что их стало больше. И «ветвятся» они совсем не в тех местах, где прежде. Вместо прокариот появились две равнозначные ветви: археи, или архебактерии, и собственно бактерии (эубактерии). Вместо привычного четырехчленного деления эукариотических (то есть тех, клетки которых содержат ядра) организмов на простейших (они же протоктисты), животных, растения и грибы вырисовалась на первый взгляд очень сложная схема из семи-восьми групп: экс-каваты (Excavata), дисцикристаты (Discicristata), страме-нопилы (Stramenopiles), альвеоляты (Alveolates), риза-рии (Rhizaria), виридипланты (Viridiplantae), амебозои (Amoebozoa) и опистоконты (Opisthokonta).

Конечно, новая система «всех и всего» во многом является результатом молекулярных исследований, но начинали ее разрабатывать на основе сравнительной морфологии клетки в 1980-е годы прошлого века с появлением нового поколения микроскопов, особенно сканирующих и трансмиссионных. Многое в этом направлении было сделано цитологами Львом Николаевичем Серавиным из Ленинградского государственного университета (ныне СПбГУ) и Кириллом Андреевичем Микрюковым с биологического факультета МГУ. Уже тогда было ясно, что различные классы простейших не являются единой группой (Protista, или Protoctista), а различаются между собой значительнее, чем, скажем, многоклеточные животные и грибы. Успехи молекулярной биологии подтвердили построения протистологов, а новые данные по ископаемым организмам, особенно протерозойского и архейского эонов, показали, что и наши представления о палеонтологической летописи Земли не противоречат новой картине мира.