Стаття Тема не обрана — 14 червня, 2021

Риба всередині нас: уривок з книжки «Слідуй за розбитим черепом»

ТЕКСТ:

ІЛЮСТРАЦІЇ: Каталіна Маєвська

Як знайти у себе хорду, чому нам потрібен хребет і як стосунки між ними схожі на пошук кращої роботи? Про це розповідає Леонід Горобець в уривку з книжки «Слідуй за розбитим черепом: історія еволюції скелета», яку можна передзамовити на сайті видавництва «Віхола».

Хорда — перший складник внутрішнього скелета

Спробуємо пройти за допомогою цього орієнтира крізь лабіринт форм тварин і в подальшому побачимо, що він сягає також найбезформніших органічних істот.

Ґете «Формування і перетворення органічних істот»

У часи кембрійського періоду, приблизно 540 мільйоноліть тому, склалися сприятливі умови для виникнення скелетних утворень, і тварини вповні цим скористалися. У наших предків з’явилася хорда — перший внутрішній скелет.

Хорда — це тонкостінна трубочка, що проходить крізь тіло тварини. Усередині її вміст рідкий, а стінки представлені переважно кільцевими волокнами. Завдяки цьому хорда легко згинається, не втрачаючи форми. Хорда виконує ту саму функцію осьового скелета, що й наш хребет,— є центральним органом опори. Але за походженням вона ближче до видозмінених м’язів, а не хрящів і кісток.

Тією чи іншою мірою сліди хорди можна знайти в усіх представників типу хордові: асцидій, міног і міксин, риб, земноводних, плазунів, птахів і ссавців. Добре помітна хорда в риб. В акул та осетрів це доволі великий орган, з нього навіть окрему страву готують— визигу.

Оскільки акул та осетрів їсти доводиться не щодня, то можете пошукати хорду в інших риб. У них вона має вигляд білої кульки, що розташована між хребцями. Найлегше її віднайти в тушкованій рибі та консервах, за такого способу приготування хребці легко розпадаються.

Якщо ви не знаєте, де хорда в людей, це непогано. В нас вона наявна лише на ранніх стадіях розвитку ембріона і в подальшому зменшується до ядра міжхребцевих дисків. Відчути власну хорду можна, коли вона вилізе міжхребцевою грижею. Тож ліпше віднайти її не в себе, а в запеченого осетра.

Хорда в людей — це не просто відлуння сивої давнини, а важливий орган для нормального розвитку ембріона. Вона стимулює деякі клітини зародка розвиватися в хребці. Тобто хорда не перетворюється на хребет, але спонукає до утворення хребців.

Поява хребців

Порівняння спинної і грудної частини хребта, ребер і хрящів приводить нас до цікавих моментів.

Ґете «Формування і перетворення органічних істот»

Хорда — орган цілісний: не має суглобів, не має з’єднань, подібний до видовженого тяжа сполучної тканини. У процесі еволюції такий орган може стати хіба що товстішим чи тоншим, радикальних змін не буде. Це простий, але надійний складник базової тілобудови хордових тварин.

Хребет — значно складніша структура, що складається з великої кількості хребців, кожен з яких, своєю чергою, утворено з декількох частин. Завдяки складності будови хребет функціональніший. Але еволюційні перетворення з ним відбуваються важче, ніж із хордою. Навіть такий відносно простий хребет, як у риб, не може з’явитися швидко, потрібне поступове ускладнення впродовж багатьох поколінь. Співіснування двох варіантів осьового скелета: простої хорди і складного хребта — виявилося надзвичайно вдалим поєднанням. Допоки основне навантаження приймала хорда, хребет мав час на вдосконалення. Найперші зачатки хребців були не самодостатніми, але корисними — вони слугували додатковим місцем кріплення м’язів. При цьому самі спиралися на хорду. Без хорди перші хребці були б неефективними, і природний добір їх на жужель звів би.

Для унаочнення проведімо аналогію з опануванням професій. Уявіть, що ви працюєте на роботі, яка не потребує спеціальних навичок і дає невеликий, але стабільний дохід (наприклад, ви кур’єр). Водночас опановуєте складнішу професію (скажімо, програміста). Допоки ви новачок у програмуванні, прибутки від другого фаху незначні й нерегулярні. Але в майбутньому цей напрямок буде дуже вигідним. Робота кур’єра ніяк не пов’язана з роботою програміста, крім одного: якби ви не працювали кур’єром, то не змогли би стати програмістом, у вас не було б грошей на початку кар’єри.

Приблизно такі взаємини хорди й хребта в нашій еволюції: це різні органи, але якби на ранніх етапах хорда не приймала на себе основне навантаження, то прості хребці не впоралися б.

Хребці з’являлися неодноразово в різних еволюційних лініях незалежно один від одного. Таке було можливо завдяки чудовій властивості опорно-рухової системи — збільшення навантаження на осьовий скелет стимулює появу хрящових елементів довкола хорди. Тобто можливість утворювати хребет передбачена будовою тіла хордових. Здається неймовірним, проте згадаймо, що в нашому світі можливість передує потребі. Тож більш дивовижним було б, якби хребці з’явилися без будь-яких передумов.

У деяких істот (зокрема в хрящових риб) хребці формувалися з речовини довкола хорди, поступово обростаючи її. В інших зверху й знизу хорди з’явилися хрящові утворення, які в подальшому досягли різного ступеня розвитку: в круглоротих так і залишилися маленькими хрящами, у кісткових риб і наземних хребетних перетворилися на міцні хребці.

Боротьба за виживання сприяла формуванню міцного осьового скелета. В той час у давньому океані на наших пращурів чигало безліч безхребетних хи­жаків, закутих у твердий панцир. Наші безхребетні вороги й конкуренти були добре захищені, та вдосконалення захисту є лише одним із чотирьох напрямків, який розвивається завдяки скелету. Згадаймо ще три: швидкість, розміри та розум. І тут переваги були на боці наших предків.

Тварини зі внутрішнім скелетом прудкіші, бо їхнє тіло може набути обтічної форми. Еластична хорда й гнучкий хребет дають змогу швидко рухати тулубом. Зі збільшенням швидкості виникала потреба додаткової опори для м’язів, тож у давніх риб дедалі більше поверх хорди розвивався хребет. Це дозволило реалізувати ще одну еволюційну перевагу внутрішнього скелета — збільшення розмірів.

Зростання є одним з найпростіших прийомів в еволюційному протистоянні «хижак — жертва». З певними заувагами він цілком ефективний упродовж сотень мільйоноліть. Однак, як зазначалося вище, зовнішній скелет обмежує ріст приблизно на двох-трьох метрах. 540‒460 мільйоноліть тому, від Скелетної революції та до першої половини ордовицького періоду, більшість тварин були приблизно одного розмірного класу: від 10 см до 1,5 м. Попри позірну рівність, перспективи були різні: безхребетні наблизилися до межі можливих розмірів, тоді як хордові могли ще рости й рости. І, що вкрай важливо, наші предки мали потенціал не лише до збільшення тіла. Завдяки особливостям будови нервової системи вони могли збільшувати мозок. Цим самим вповні користуючись четвертою перевагою скелета — вдосконаленням розуму.

Хорда — добре, а вкупі з нервовою трубкою — краще

Своєю довершеністю митець завдячує більше навчанню, аніж природі.

Ґете «Поезія і правда»

Ті хордові, які не утворили хребта, ведуть не надто активне життя. Подібно до найдавніших представників, вони шукають поживу, фільтруючи воду. Ланцетники здебільшого сидять нишком, закопавшись у придонні відклади. Асцидії приростають до різних предметів. Обрана ними життєва стратегія не програшна, у такий спосіб вони існують вже понад пів мільярда літ. Однак у світі існували й інші перспективи, і дехто ними скористався.

Предки риб, амфібій, рептилій, птахів і звірів не задовольнялися фільтруванням і опанували нові екологічні ніші. Щоправда, в ордовицькому періоді найбільш ласі місця вже були зайняті безхребетними монстрами. І тут нам у пригоді стала ще одна анатомічна особливість — нервова трубка.

У багатьох тварин нервові клітини об’єднуються в єдину структуру — мозок. Його розміри можуть бу­ти різними, та в усіх безхребетних живлення нервових клітин відбувається ззовні мозку. Лише в хордових нервова система представлена трубкою, тобто органом із порожниною всередині. Завдяки цьому живлення нервових клітин відбувається не лише ззовні, але і зсередини. Відповідно, такі тварини можуть еволюціонувати в напрямку збільшення розмірів центральної нервової системи. Ланцетнику з малорухомим способом життя то є зайвим, його нервова система так і залишається простою трубочкою поверх хорди. Прикріпленим асцидіям то вдвічі зайве, лише їхні личинки наділені нервовою трубкою, у дорослих асцидій нервова система спрощується до простого скупчення нервів. Але ми — не просто хордові, ми — хребетні.

Наші пращури обрали активний спосіб життя, запорукою виживання було вдосконалення швидкості й розуму. Нервова трубка дедалі ускладнювалася, перетворившись на головний і спинний мозок. Це органи надзвичайно корисні, цінні, проте водночас і вразливі. Отож, ускладнюючи мозок, варто розвинути навколо нього захисні утворення.

Популярні статті

Стаття Суспільство — 27 березня

Як Росія завойовувала вплив у країнах Африки

Стаття Космос - 29 лютого

Куншткамера з Девідом Сперґелом про реліктове випромінювання, НАЯ (НЛО) та співпрацю з українськими науковцями

Стаття Пост правди - 25 березня

Пост правди, епізод 7: Анонімність в телеграмі