Происхождение животных

Современная наука считает, что животные произошли от жгутиковых одноклеточных. Первые ископаемые останки животных относят к докембрию, около 610 миллионов лет назад. Они известны как эдиакарская (или вендская) биота.

Эдиакарская биота

Некоторые свидетельства указывают на то, что данные организмы жили в море. По внешнему виду окаменевших отпечатков их делят на радиально-симметричные (имеющие форму дисков или мешкообразные) и двусторонне-симметричные со сдвигом, похожие на ветви дерева или перья. К первым относят обнаруженную в 1868 году дископодобную аспиделлу (Aspidella terranovica) - первое открытое палеонтологами животное эдиакарской биоты. Типичным примером второго типа можно считать найденную в 1957 году чарнию (Charnia), похожую на ветку. Большинство из существ того времени не похоже ни на каких современных животных и по-видимому относятся к вымершим типам, не оставившим потомков. Но в то же время некоторые экземпляры, очевидно, являются примитивными моллюсками и полихетами. Это были мягкотелые существа, имеющие трубчатую структуру и ведущие оседлый образ жизни.

Они сложно соотносятся с более поздними находками. Поиски среди них предков кембрийских животных результатов не дали. Эти странные организмы могут быть чем угодно - предками современных ветвей животных, независимыми группами или вовсе не животными. Вместе с тем у них обнаружены характерные особенности - скользящая симметрия тела, изометрия роста, тела их построены по определенному плану, напоминающему лоскутное одеяло. Это практически неизученное сообщество требует пристального внимания и тщательного рассмотрения, имеющиеся данные пока чрезвычайно скудны и противоречивы. Такие организмы появились на Земле в конце криогения и исчезли в начале кембрия.

В кембрийском периоде (542 миллиона лет назад) практически одновременно появляется большая часть известных типов животных. Причина "кембрийского взрыва" неясна - то-ли быстрая дивергенция групп, то-ли изменившиеся условия на планете сделали возможным окаменение. Однако, вполне возможно, что на самом деле животные появились на планете гораздо раньше, порядка 1 миллиарда лет назад. Этой точки зрения придерживаются некоторые геологи и палеонтологи.

Кембрийский взрыв

Если в эдиакаской биоте животные были мягкотелыми, без минерального скелета или панциря, то в кембрии они вдруг резко обзавелись и тем, и другим. По всей видимости, что-то изменилось в окружающих условиях. Ну например, по какой-то причине уменьшилась кислотность воды и карбонат кальция, из которого в основном и строится скелет животных, стал плохо растворяться в воде и образовывать осадок. Однако, одной среды мало. Надо, чтобы у животных были особые гены и ферменты , которые отвечают за построение скелета.

Последние исследования показали, что еще у примитивной архаичной губки Astrosclera willeyana, которая больше 200 миллионов лет обитала на планете, были ферменты карбоангидразы, которые в числе других функций могут быть использованы для построения скелета. Значит, предпосылки к появлению минеральных остовов были еще у общего предка животных, обитавшего в морях докембрийского периода. Мягкотелые древнейшие организмы использовали эти ферменты для других целей. А когда появились подходящие условия, эти же ферменты стали работать для создания минеральных скелетов и панцирей.

Животные - многоклеточные организмы. Важной особенностью их является тело. Оно содержит множество клеток, которые специализированы как половые и соматические. Клетки располагаются в организме послойно и интегрируются в единую систему благодаря существующей внутри организма жидкой среде и наличию нервной системы. В процессе эволюции существовало большое количество колониальных организмов. Но необходимо было образование многослойности, обеспечивающей разные условия существования на поверхности и внутри тела. А также должна была появиться внутренняя среда, объединяющая организм воедино. Идеальна для данных целей шаровидная структура - в ней есть возможность клеткам оказаться в разных условиях, приобрести специализацию и взаимодействовать друг с другом.

Первые многоклеточные организмы

В настоящее время предком многоклеточных считают шаровидные колонии жгутиковых, половые клетки которых перемещены вглубь колонии, а соматические, на начальном этапе, выполняют как функцию перемещения колонии в пространстве, так и пищеварения. Но это объединение функций малоэффективно. В последующем они разделяются - либо пищеварение, либо движение. Появляется фагоцитобласт и кинобласт - внутренний слой амебовидных клеток, занимающихся пищеварением и наружный слой клеток со жгутиками, обеспечивающий движение. Дифференцировка соматических клеток по функциям и строению, возникшая на фоне появления двух клеточных слоев, сыграла решающую роль в происхождении многоклеточных. С двухслойным устройством связано появление жидкой внутренней среды, через которую идет обмен химическими сигналами и дальнейшее обособление и специализация части клеток поверхности в направлении восприятия раздражения и передачи возбуждения другим клеткам. Таким образом, возникают предпосылки формирования нервной системы.

Гипотетический предок многоклеточных животных назван фагоцителлой. Он плавал в толще воды за счет колебаний ресничек кинобласта, а питался, захватывая взвешенные в среде частицы пищи и переваривая их клетками фагоцитобласта. Позднее потомки фагоцителлы адаптировались к различным условиям существования и источникам питания - на дне или у поверхности, мелкие или крупные частицы, живые или нет. Большое значение имели и изменения характера движения. Так, пассивное движение или прикрепленный образ жизни определял лучевой тип симметрии, активное перемещение в определенном направлении определяло двубоковую, или билатеральную, симметрию. В итоге появилось множество разнообразных форм многоклеточных животных.

Подобный взгляд на происхождение многоклеточных животных высказывал русский биолог и физиолог, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1908 года Илья Ильич Мечников (1877 - 1916 г.г.). По его мнению, многоклеточность возникла на базе шаровидных колоний жгутиковых, в результате на дифференцировании на эктодерму и энтодерму. Следующим важным шагом в эволюции многоклеточных является возникновение третьего зародышевого листка - мезодермы. Она дает возможность появления мышечной и соединительной ткани, а так же скелета. И многоклеточных половых желез, в которых гаметы надежно защищены от неблагоприятных условий внешней среды. Практически все трехслойные животные ведут активно подвижный образ жизни и приобретают билатеральный тип симметрии. В связи с необходимостью выведения большого количества продуктов диссимиляции из тканей, у них появляется и прогрессивная выделительная система.

На следующей ступени развития животных возникает вторичная полость тела - целом. Сначала он используется в качестве особого гидростатического скелета, а также выполняет половую и выделительную функции - продукты диссимиляции и половые клетки попадают вначале в целом, а потом выделяются наружу. Потом появляется регуляторный тип эмбрионального развития - зародыш развивается относительно автономно, в соответствии со своей генетической программой и способен компенсировать серьезные повреждения.

К концу протерозойской эры (2,7 миллиарда лет назад) на планете уже существовали представители всех типов животного мира и основные моменты эволюции были ими уже пройдены.