Чтение онлайн

Различие между дорсокордовыми и вентрикордовыми распространяется не только на положение главного нерва, проходящего вдоль тела. У дорсокордовых брюшное сердце, тогда как у вентрикордовых – спинное, перекачивающее кровь вдоль главной дорсальной артерии. Эти и другие детали подсказали в 1820 году великому французскому зоологу Жоффруа Сент-Илеру (Geoffroy St Hilaire), что позвоночное животное можно представить как членистоногое или земляного червя, перевернутого вверх тормашками. После Дарвина и после одобрения эволюции зоологи время от времени предполагали, что план тела позвоночного фактически эволюционировал от червеподобного предка, буквально перевернутого вверх тормашками.

Это – теория, которую я хочу здесь поддержать по зрелом размышлении и с некоторыми предостережениями. Альтернатива, состоящая в том, что червеподобный предок постепенно перестраивал свою внутреннюю анатомию, достигнув того же результата, кажется мне менее вероятной, потому что она вовлекла бы большее количество внутренних перестроек. Я полагаю, что изменение в поведении пришло первым – внезапно по эволюционным меркам – и оно сопровождалось огромным множеством последовательных эволюционных изменений. Как это часто бывает, существуют современные аналоги, делающие идею наглядной для нас сегодня. Артемия – один из примеров, и далее мы слушаем ее рассказ.

Артемии и близко связанные пресноводные артемии (жаброногие раки) – ракообразные, которые плавают на спине, и поэтому имеют нервный тяж (зоологически «правильную» брюшную сторону) на той стороне, которая теперь обращена к небу. Зубатка синодонтис перевертыш, Synodontis nigriventris, является вторичноротым, делающим то же самое наоборот. Это рыба, которая плавает на спине, и поэтому ее главный нервный тяж расположен на стороне, оказавшейся над речным дном, на зоологически «правильной» спинной стороне. Я не знаю, почему артемии делают это, но зубатки плавают вверх тормашками, потому что получают пищу с водной поверхности или с нижней стороны плавающих листьев. По-видимому, отдельная рыба обнаружила, что это было хорошим источником пищи, и училась переворачиваться. Мое предположение (Придерживаясь спекулятивной идеи, известной как «эффект Болдуина». Поверхностно она похожа на ламаркистскую эволюцию и наследование приобретенных признаков. Это не так. Обучение не запечатлевается в генах. Вместо этого естественный отбор одобряет генетические наклонности изучать определенные вещи. После поколений такого отбора развитые потомки обучаются настолько быстро, что поведение становится «инстинктивным».) – что по прошествии поколений естественный отбор одобрил те особи, которые научились выполнять этот прием лучше, их гены были «подхвачены» вместе с обучением, и теперь они никогда не плавают никаким другим способом.

Переворачивание артемии – недавняя реконструкция того, что случилось, на мой взгляд, более пятисот миллионов лет назад. Древнее, давно исчезнувшее животное, некий червь с брюшным нервным тяжем и спинным сердцем, как у любого первичноротого, перевернулся и плавал, или ползал вверх тормашками, как артемия. Зоолог, которому посчастливилось бы присутствовать в это время, скорее умер бы, чем повторно обозначил главный нервный тяж спинным только потому, что он теперь проходил вдоль стороны тела, обращенной к небу. «Разумеется», все его зоологическое обучение говорило бы ему, что это был все еще брюшной нервный тяж, соответствующий всем другим органам и особенностям, которые мы ожидаем увидеть на брюшной стороне первичноротых.

Столь же «разумеется» для этого докембрийского зоолога, что сердце нашего перевернутого червя было, в самом полном смысле, «спинным» сердцем, даже притом, что оно теперь билось под кожей, близкой к морскому дну.

При этом, учитывая достаточное количество времени – если имеется достаточно много миллионов лет для плавания или ползания «вверх тормашками» – произошел бы естественный отбор, придав новую форму всем органам и структурам тела, чтобы соответствовать обыкновению пребывать вверх тормашками. В конечном счете, в отличие от нашей современной артемии, которая перевернулась только недавно, следы первоначальной спино-брюшной гомологии были бы стерты. Более поздние поколения палеозоологов, которые столкнулись бы с потомками этой ранней «белой вороны» после некоторых десятков миллионов лет привычки пребывать вверх тормашками, начали бы пересматривать свои понятия «спинной» и «брюшной». Это произошло бы потому, что очень многие анатомические детали изменились бы за эволюционное время.

Другими животными, которые плавают на спине, являются калан (особенно, занимаясь своей замечательной повадкой разбивать моллюсков камнями на животе), и гребляк (все время). Гребляки – своего рода жуки (Жук означает нечто определенное, а не просто какую-нибудь маленькую букашку. Жук – насекомое отряда Hemiptera.), иногда известные как гладыши, которые скользят по поверхности ручьев. Жуки вертячки делают то же самое, но плавают правильный стороной вверх.

Представьте, что потомки наших современных гребляков или артемий с одной стороны и потомки нашей современной зубатки синодонтис перевертыш с другой должны были бы сохранить свои особенности плавать вверх тормашками в течение 100 миллионов лет в будущем. Не вполне правдоподобно, что каждый из них мог бы дать начало целому новому подцарству, но каждый план тела так радикально изменил бы форму, благодаря обыкновению переворачиваться на другую сторону, что зоологи, которые не знали бы историю, определили бы потомков артемий как имеющих «спинной» нервный тяж, а потомков зубатки – как имеющих «брюшной» нервный тяж.

Как мы видели в «Рассказе Нереиды», мир являет важные практические различия между верхом и низом, и они начали бы запечатлеваться естественным отбором как сторона, направленная к небу, и сторона, направленная ко дну, соответственно. То, что когда-то было зоологически брюшной стороной, начнет все больше походить на зоологически спинную сторону, и наоборот. Я полагаю, что это именно то, что случилось где-то вдоль линии, ведущей к позвоночным животным, и именно поэтому у нас теперь есть спинной нервный тяж и брюшное сердце. Современная молекулярная эмбриология выдвигает немало подтвержденных доказательств маршрутов, в которых экспрессируются гены, определяющие дорсовентральную ось – гены, немного похожие на Hox-гены, которые мы встретим в «Рассказе Плодовой Мушки» – но здесь детали выходят за рамки нашего рассказа.

Зубатка синодонтис перевертыш возникла недавно, хотя ее обыкновение переворачиваться, несомненно, уже сделало один показательный небольшой шаг в этом эволюционном направлении (Так же, как голожаберный моллюск Claucus atlanticus (морской огурец). Это красивое существо плавает вверх тормашками, питаясь португальскими военными корабликами, и оно использует «скрадывающую противотень», точно так же как зубатка.). Ее латинское название – Synodontis nigriventris. Nigriventris означает «темный живот», и это помещает очаровательную виньетку в конце «Рассказа Артемии». Одним из главных различий между верхом и низом в мире является преобладающее направление света. Хотя не обязательно вертикально, лучи солнца обычно падают сверху, а не снизу. Выставьте свою руку, и Вы найдете, что даже под пасмурным небом ее верхняя поверхность лучше освещена, чем нижняя. Этот факт открывает важный способ, с помощью которого мы и многие другие животные можем выявить объемные трехмерные объекты. Равномерно окрашенный объемный объект, такой как червь или рыба, выглядит светлее сверху и темнее снизу. Я не говорю о резкой тени, отбрасываемой телом – здесь эффект более тонкий. Градиент затенения, от светлого выше к более темному ниже, плавно предает искривление тела.

Он оказывает обратное действие. Фотография лунных кратеров напечатана вверх тормашками. Если Ваш глаз (точнее, Ваш мозг) будет работать таким же образом, как мой, то Вы увидите кратеры как холмы. Поверните книгу верх ногами, теперь свет, кажется, падает с другой стороны, и холмы превратятся в кратеры, чем они в действительности являются.

В одном из моих самых первых экспериментов в качестве аспиранта я демонстрировал, что недавно вылупившиеся цыплята, похоже, видят ту же самую иллюзию, едва выйдя из яйца. Они клюют на фотографиях имитируемые зерна и решительно предпочитают те, которые освещены как будто сверху. Переверните фотографию, и они избегают ее. Это, кажется, указывает на то, что цыплята «знают», что свет в их мире обычно падает сверху. Но поскольку они только что вылупились из яйца, как они могут знать? Они изучили это в течение трех дней своей жизни? Это вполне возможно, но я проверил экспериментально и нашел, что это было не так. Я выращивал и испытывал птенцов в специальной клетке, в которой весь когда-либо виденный ими свет проникал снизу. Опыт с клеванием зерен в этом перевернутом мире должен был, пожалуй, научить их предпочитать перевернутые фотографии трехмерных зерен. Вместо этого они вели себя в точности как нормальные птенцы, выращенные в реальном мире со светом, падающим сверху. Очевидно, из-за генетического программирования все птенцы предпочитают клевать на фотографиях трехмерные объекты, освещенные сверху. Объемность иллюзии (И, следовательно, если я прав, «знание» преобладающего направления света в реальном мире.), похоже, генетически запрограммирована в птенцах – то, что мы обычно называем «врожденной» – а не получена в процессе обучения, как (я предполагаю) у нас.

Полученная в результате обучения или нет, без сомнения, иллюзия затенения поверхности объемных объектов является сильной. Это вызвало появление изощренной формы камуфляжа, названного скрадывающей противотенью. Посмотрите на любую типичную рыбу, извлеченную из воды, и Вы заметите, что живот окрашен намного светлее, чем спина. Спина может быть темно-коричневой или серой, в то время как живот светло серый, в некоторых случаях переходящий в белый. И о чем все это свидетельствует? Кажется несомненным, что это – вид маскировки, основанный на уравновешивании градиента затенения, который обычно демаскирует криволинейные, объемные объекты, такие как рыба. В лучших из всех возможных миров рыба, окрашенная скрадывающей противотенью, когда рассматривается в нормальном свете, падающем сверху, будет выглядеть совершенно плоской. Ожидаемому градиенту от светлого выше к темному ниже будет точно противостоять градиент цвета рыбы от светлого ниже к темному выше.