Эльза Панчироли – Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих (страница 42)
По своему строению человеческая грудь напоминает вулкан [89]. Окруженная пузырчатым жировым слоем под покатой кожей, основная часть груди состоит из долей. Именно там производится молоко. Доли напоминают гроздья винограда, питаемые глубокой сетью кровеносных сосудов. Каждая доля соединена трубочками – молочными протоками – с соском, через который и выделяется молоко.
Ходили споры о том, произошли ли молочные железы от апокринных (потовых) или от сальных желез. Между ними есть сходство в структуре. Сальные железы расположены внутри волосяных фолликул и покрывают волосы жирным кожным салом, чтобы сохранить их здоровыми. У сумчатых молочные протоки часто содержат волоски, которые затем теряются в процессе развития, что предполагает связь с волосами при развитии молочных протоков. Многие исследователи в настоящее время считают, что потовые и сальные железы взаимосвязаны с развитием молочных желез. Молоко содержит вещества, которые можно отнести к ключевым белкам, отвечающим за развитие тканей и иммунный ответ, а также за увлажнение и поддержание кожи.
Трудно представить, что могло побудить животных развить такую черту, как кормление грудью. Со времен Дарвина выдвигались дюжины гипотез, пытающихся это объяснить. Мы знаем, что кожа синапсид была железистой, в отличие от чешуйчатой кожи рептилий. Причина тому – наличие желез в коже как млекопитающих, так и амфибий, оба класса, вероятно, унаследовали их от своего общего предка, однако рептилии утратили эту особенность. Доказательством железистой кожи служат невероятно редкие окаменелости. По слухам, исключительный череп диноцефала эстемменозуха из средней перми (того самого, у которого рога торчали во все стороны, мы встречались с ним в главе 5) являет собой древнейший пример такой кожи. Опубликованных на эту тему исследований не так уж много, но эта окаменелость говорит в пользу того, что кожа эстемменозуха была железистой. Собственно, чего-то такого и стоило ждать от наших предшественников. С этой точки все и началось.
Отсутствие окаменелых яиц синапсидов говорит о том, что они не кальцифицировались. Даже утконос, наш двоюродный брат, откладывает кожистые яйца, чья скорлупа состоит из кератина, вещества, из которого также состоят наши волосы и ногти. Яйца ящериц тоже мягкие и кожистые, так что стоит предположить, что эта особенность повсеместна у амниот. Яйца с мягкой скорлупой легче высыхают, поэтому рептилии часто закапывают их во влажную почву. Многие змеи и некоторые ящерицы, такие как сцинки, эволюционировали так, чтобы вообще не откладывать яйца, – они вынашивают их внутри тела, рожая уже живых детенышей.
Синапсиды столкнулись с головоломкой: как сохранить свои яйца влажными, когда температура тела все больше повышается. Если закопать яйца в почву, они останутся влажными, но будут подвержены влиянию температуры почвы. Млекопитающие становились все более теплокровными, и им нужно было решать, как держать яйца в тепле, иначе эмбрионы погибнут. В то же время излишнее тепло может привести к высыханию яиц. Ехидна откладывает свои крошечные яйца в выводковую сумку, решая одним махом проблему соотношения влаги и тепла, но ее маленькие яйца – не больше виноградины – сказываются на развитии плода. Детеныши не так физически развиты, когда вылупляются, и уязвимы к потере тепла тела.
Млекопитающие решили проблему сохранения яиц следующим образом: они обливают их потом. Хотя я и использую слово «пот», есть существенное различие между охлаждением тела с использованием большого количества пота, как это делают люди, и выделениями апокринных и сальных желез у других млекопитающих. Большинство млекопитающих не потеют, чтобы остыть, они охлаждаются другими способами – например, прерывисто дыша или облизывая кожу и давая слюне испариться. Но у них выделяется жидкость из желез, и считается, что синапсиды научились поддерживать влажность своих яиц, используя эти кожные выделения. Со временем уровень антимикробных соединений в выделениях повышался, защищая яйца как от высыхания, так и от инфекции. Мы знаем это, потому что можем проследить происхождение сывороточных соединений в молоке до антимикробных белков.
Цинодонты становились все более мелкими и откладывали все более миниатюрные яйца, а потому их детеныши требовали все большего ухода. В мезозое по крайней мере две группы – предки плацентарных и сумчатых млекопитающих – перестали откладывать яйца, вместо этого производя на свет уже живых детенышей. Когда именно и как это произошло, остается загадкой. Возможно, они кормили их своими кожными выделениями, защищающими яйца, в первые дни или недели жизни11. Выделения с большим количеством питательных веществ способствовали более здоровому потомству, поэтому молоко становилось все гуще. Как мы выяснили в предыдущей главе, у однопроходных, таких как утконос и ехидна, нет сосков, но они выделяют молоко через поры на коже, чтобы детеныши могли его лакать. Вероятно, именно так поступали и самые первые млекопитающие. В дальнейшем это привело к тому, что млекопитающие стали использовать потовые железы для производства детского питания. И таким образом на свет появился сосок.
Но от сосков мало толка, если детеныши не умеют сосать. Для сосания нужно твердое нёбо, а также мускулистое горло и подвижный язык. Нам кажется естественным то, что у всех животных одинаковая способность манипулировать пищей во рту, но это особенность исключительно млекопитающих. Наша способность пережевывать пищу улучшалась с развитием наших зубов, а значит, пища дольше оставалась у нас во рту. И наш язык идеально к этому приспособился. Расположенная у основания языка подъязычная кость приобрела сочлененную седловидную форму, в отличие, например, от тринаксодона, у которого она выглядела как простая полоса.
Недавно обнаруженная в Китае окаменелость представляет самое раннее известное млекопитающее с подъязычной костью, как у современных представителей класса. Останки принадлежат крошечному животному средней юры микродокодону12 из невероятного отряда докодонтов, о котором мы узнаем в следующей главе. Наличие подъязычной кости у этого ископаемого, возраст которого составляет примерно 160 миллионов лет, говорит нам о том, что способность тщательно пережевывать пищу восходит уже к этому периоду. С таким строением млекопитающие могли хорошенько прожевать пищу, прежде чем проглотить. Вполне возможно, что это умелое управление своим ртом позже пригодилось и при сосании молока.
Благодаря компьютерной томографии и синхротрону мы теперь знаем, что пока динозавры громадинами высились над землей, цинодонты ухаживали за своим вылупившимся потомством в своих глубоких норах. Вскоре они уже кормили их молоком, давая им фору в жизни. Поскольку молоко становилось гуще и питательнее, млекопитающие могли уменьшаться в размерах и переживать даже трудные условия, появляться на свет быстрее и лакать молоко. Новая схема замены зубов позволяла менять зубной ряд всего один раз при отлучении от груди. Благодаря чему 220 миллионов лет спустя человеческие дети гордо выставляют свои щербатые улыбки, пока коренные зубы встают на место молочных.
Благодаря сканированию мы можем изучать внутренние структуры окаменелостей, не разрушая их, и, более того, мы можем лучше изучить их анатомию. При работе с небольшими окаменелостями простого наблюдения недостаточно для исследования даже крупных костей. Первые млекопитающие были настолько мелкими, что их зубы часто были всего несколько миллиметров в поперечнике, как песчинки. А извлекать эти маленькие останки из камня – рискованное занятие: в процессе они могут повредиться или вовсе разрушиться.
Ископаемые скелеты, собранные Уолдманом и Сэвиджем на острове Скай, едва виднеются на поверхности. Часть окружающей их породы была удалена, но все же их скелеты скрыты в известняке, и извлечь их не удастся. Сама порода плотная и плохо реагирует на кислоту, поэтому ее нелегко удалить. Так что этих млекопитающих получится должным образом изучить только с помощью компьютерной томографии.
Но кое-что я уже знала о млекопитающих Ская еще до того, как просканировала их. Хотя большая часть скелета спрятана в породе, одну деталь можно было различить невооруженным глазом: маленькие зубы, меньше букв, напечатанных на этой странице. Одного этого хватило, чтобы понять, что это за вид.
Оказывается, Скай был домом очень важных групп млекопитающих юрского периода. Среди них были миниатюрные представители, которые когда-то считались почти несущественными в истории эволюции млекопитающих. Теперь-то мы знаем: им есть что рассказать. В мезозое они исследовали ниши, которые после них оставались незаполненными еще 100 миллионов лет.
Чтобы побольше узнать о них и первых процветающих экосистемах юрского периода, мне пришлось отправиться на новый рубеж палеонтологической науки – в Китай.
Глава девятая
Китайские открытия