Млечный путь: как возникли и развивались млекопитающие
Они появились одновременно с динозаврами и прошли долгий и причудливый эволюционный путь. Кто бы мог подумать, что свиньи и дельфины — близкие родственники, а лошадь роднее собаке, чем корове?
Из того немногого, что рассказывают в школе об истории жизни на Земле, большинство выносит представление, что мезозой — это эра рептилий, а кайнозой — эра млекопитающих. На самом деле это не совсем так. Но чтобы разобраться в вопросе, придется заглянуть еще дальше в глубь времен — в каменноугольный период (359–299 млн лет назад) палеозойской эры.
Начало соперничества
Первыми позвоночными на суше были амфибии. Они все еще были тесно связаны с водой: их тонкая кожа требовала постоянного увлажнения (поскольку служила дополнительным органом дыхания, причем не менее важным, чем легкие), да и оплодотворение и дальнейшее развитие их икры было возможно только в воде.
К середине каменноугольного периода некоторым амфибиям удалось решить эти проблемы. Нежную икринку с ее тонкой проницаемой мембраной заменило яйцо — сложный орган с прочной кожистой оболочкой, позволяющий зародышу развиваться на суше, оставаясь в жидкой среде.
Воздух в легкие стал не «заглатываться», а нагнетаться движениями грудной клетки. Это позволило отказаться от кожного дыхания и сделать кожу многослойной и сухой. Изменилась и работа почек: от постоянного выведения лишней воды они перешли к ее экономии. Так из амфибий получились новые существа — амниоты.
Амниоты быстро разделились на две ветви: завропсид и синапсид. У завропсид все упомянутые приспособления были доведены до совершенства. Кожа стала очень сухой, обычно покрытой роговой чешуей или щитками. Обмен веществ был перестроен, чтобы не тратить воду на выведение токсичной мочевины: вместо нее образовывалась менее вредная мочевая кислота. К завропсидам относятся все настоящие рептилии (включая появившихся в мезозое динозавров) и птицы.
Синапсиды же эволюционировали по принципу «и так сойдет». Кожа стала многослойной, но осталась мягкой и сохранила многочисленные железы. Почки по-прежнему выводили мочевину, так что синапсидам приходилось часто пить. Но «так» действительно «сошло»: принятых мер оказалось достаточно, чтобы успешно обитать на суше. Млекопитающие, появившиеся практически одновременно с динозаврами, — это именно синапсиды.
Постепенное озверение
Сто с лишним миллионов лет после разделения завропсиды и синапсиды сосуществовали, порождая все более разнообразные и совершенные формы. В пермском периоде (299–252 млн лет назад) среди синапсид появились териодонты («зверозубые ящеры»). Их зубы были уже не простыми и более-менее одинаковыми по форме, а разделились на привычные нам типы: резцы, клыки и коренные.
Но главное — зубы не сменялись по ходу жизни. Казалось бы, это потеря, а не приобретение: утраченный зуб невозможно было восстановить. Но эта стабильность позволила плотно смыкать точно подогнанные друг к другу верхний и нижний ряды зубов. Благодаря этому териодонты могли не только захватывать пищу, но и откусывать и жевать. Это очень полезное умение как для хищников, так и для растительноядных.
К концу пермского периода именно синапсиды — и в первую очередь териодонты — были самыми распространенными наземными позвоночными. Они были представлены множеством видов, среди которых были и хищники (крупнейшие достигали размеров тигра), и всеядные, и вегетарианцы.
И среди этого разнообразия то в одной группе териодонтов, то в другой стали появляться признаки млекопитающих. Это шерсть (поначалу только редкие волоски, расширявшие возможности осязания), мягкие губы, новое устройство челюстного сустава, усложнение органа обоняния… Поскольку раньше зоологи именовали млекопитающих зверями, можно сказать, что териодонты постепенно зверели.
Этот процесс не прервало даже великое вымирание, отмечающее конец палеозойской эры и начало мезозоя. Оно случилось 252 млн лет назад и стало самым массовым со времен появления многоклеточных. Териодонты выжили и продолжали эволюционировать, все более походя на млекопитающих.
Первым периодом новой мезозойской эры стал триасовый (252–201 млн лет назад). Ближе к его концу среди цинодонтов (одной из групп териодонтов) появились формы, собравшие вместе все черты будущих млекопитающих. И у них, вероятно, уже был и самый характерный признак, по которому эта группа и получила свое название: выкармливание детенышей молоком.
Источник
Эволюция животных
Считается, что первые животные эволюционировали от одного общего одноклеточного предка. В животном мире на протяжении длительного исторического периода в определенной степени последовательно возникли многоклеточные двухслойные животные, затем плоские, круглые и кольчатые черви. Позже появились моллюски, членистоногие и хордовые. Эволюция хордовых шла от организма наподобие ланцетника к рыбам и далее земноводным, от которых произошли пресмыкающиеся. От последних берут свое начало птицы и млекопитающие.
Эволюционные связи между животными раньше устанавливались с помощью сравнительной морфологии, сравнительной эмбриологии и сравнительной палеозоологии. На сегодняшний день, когда стали доступны методы генетического анализа, родственные связи между животными уточняются, нередко пересматриваются, вносятся изменения в их систематику.
Предполагается, что первые настоящие многоклеточные животные эволюционировали от колониальных жгутиковых (типа вольвокса). Возможно изначально был первичный двухслойный предок, давший начало двум ветвям многоклеточных — губкам и кишечнополостным. Или эти группы животных произошли от разных колониальных форм: губки — от воротничковых жгутиковых, кишечнополостные — от других колониальных жгутиковых, давших начало двухслойному организму.
Губки стали вести неподвижный образ жизни, поэтому их эволюционного прогресса не последовало. Большинство кишечнополостных также стало вести неподвижный или малоподвижный образ жизни.
У кишечнополостных животных в процессе эволюции появились ткани, выполняющие различные функции и состоящие из специализированных клеток. В их мезоглее есть клетки, которые вполне могли бы дать начало третьему зародышевому листку (мезодерме) у последующих групп организмов.
Плоские черви могли произойти от гребневиков (которые являются одним из типов, относящимся к кишечнополостным).
Круглые черви находятся в тесном родстве с плоскими червями. Возможно эволюционировали от какой-то группы древних плоских червей. Кольчатые черви также могли произойти от плоских червей.
Древние группы кольчатых червей могли дать начало трем разным типам животных: моллюскам, членистоногим и хордовым.
Кольчатые черви и членистоногие (особенно ракообразные) во многом схожи. У обоих типов имеется вторичная полость тела, тело имеет метамерное строение, есть надглоточные ганглии, окологлоточное нервное кольцо и брюшная нервная цепочка и др. Членистые конечности могли произойти от параподиев многощетинковых кольчатых червей.
По поводу происхождения хордовых существует несколько гипотез. Хордовые находятся в тесном родстве с иглокожими. Оболочники (являющиеся подтипом хордовых) могут быть предшественниками организмов, похожих на ланцетников. С другой стороны, по внутреннему строению ланцетник похож на перевернутого со спины на брюхо кольчатого червя. Нервная трубка ланцетника оказалась вверху, а кровь течет в обратном направлении. Возможно какой-то древний кольчатый червь приспособился к ползанию на спинной стороне, которая впоследствии стала брюшной.
Эволюция древних хордовых животных дала две ветви позвоночных (черепных) — бесчелюстных и рыб. Также по одной из гипотез оболочники (личиночнохордовые) являются одной из боковых регрессивных ветвей древних примитивных хордовых.
Рыбы с костным скелетом появились в палеозое. От кистеперых рыб в девонском периоде палеозойской эры произошли стегоцефалы (первые земноводные). От примитивных земноводных также в палеозое произошли первые пресмыкающиеся. Однако их расцвет приходится уже на мезозойскую эру.
Первые млекопитающие появились уже в начале мезозоя от наиболее древних и примитивных пресмыкающихся. Долгое время они находились в подавленном состоянии, так как климат способствовал расцвету рептилий. Лишь в кайнозойской эре эволюция зверей дала множество их форм.
Расцвет птиц также относится к кайнозою. Первые птицы появились позже млекопитающих от совершенно другой группы рептилий, и произошло это в меловой (последний) период мезозоя.
Источник