Происхождение млекопитающих

Первые намерения создать класс млекопитающих у Природы появились еще более 300 миллионов лет назад, в середине каменноугольного периода. В то время мир был наполнен пресмыкающимися. Среди маленьких и проворных рептилий, гонявшихся за насекомыми, выделилась часть, которую на обед больше не устраивала всякая мелочь с лапками. Они стали интересоваться детенышами других рептилий, мелкими амфибиями, постепенно превратившись в классических хищников, оставаясь при этом рептилиями. Эти гурманы положили начало ветви синапсид, которые стали предками млекопитающих.

Прототерии

Успешные охотники, синапсиды хорошо кушали и росли, благодаря чему к окончанию каменноугольного периода некоторые из них достигали 4-метровой длины. Впрочем, нашлись и такие, которые предпочли растительную пищу и полностью переключились на нее. К середине пермского периода синапсиды стали многообразной и распространенной группой. Среди них были и крупные (до 5 метров) травоядные, и напоминающие саблезубых, хищники, и мелкие создания, похожие на крыс и мышей.

Поначалу лапы у синапсид располагались по сторонам тела, как у амфибий. Двигаться, конечно, можно, но на длинные переходы животные были не способны. Да и кровеносная система рептилий не рассчитана на снабжение мышц большим количеством кислорода - им это ни к чему. Можно, конечно, сделать усилие и с небольшим его количеством, хватит на рывок, прыжок, но долго бежать при таком строении нельзя. И конечности синапсид с каждым последующим поколением начинают смещаться под корпус. Это приведение конечностей в более удобное для ходьбы и бега положение говорит о том, что организм одновременно готовится энергетически обеспечивать новые возможности. Изменяется строение кровеносной системы - ведь для усиленной работы мышц им необходимо дополнительное питание и насыщение кислородом.

К середине пермского периода синапсиды уже снабжали мышцы чистой артериальной кровью, отказавшись от левой дуги аорты и сохранив только правую. Мы, как их наследники, тоже имеем правое кровообращение. В отличие от динозавров, которые отказались от правой дуги, что передалось и птицам. У них система кровообращения левая. Кроме того, у синапсид меняется и строение черепа. Теперь они начинают жевать пищу, что позволяет ускорить обмен веществ. Рептилии жевать не могут. Они они отрывают куски растений или мяса и глотают их. Хотя некоторые умеют размягчать их челюстями, делая из них что-то вроде отбивной.

А уметь жевать непросто. Для этого нужно соответствующее строение черепа, специальные мышцы и зубы. Всем этим набором обзавелись цинодонты (Cynodontia). Они появились в пермском периоде, за 50 миллионов лет до динозавров. Это были животные, чье строение уже было похоже на строение млекопитающих. Они были крупные и мелкие, хищные и травоядные. И по виду напоминали зверей. Покрытые шерстью, они быстро и легко бегали на правильно поставленных лапах, имели хорошо развитые органы чувств. Специалисты полагают, что цинодонты были теплокровными.

Они уцелели во время пермско-каменноугольного ледникового периода, когда исчезли все остальные виды синапсид. Мелкие виды цинодонтов постепенно стали превращаться в протомлекопитающих в середине триаса, около 200 с небольшим миллионов лет назад. Произошло это перед появлением динозавров. Цинодонты жили и потом, когда уже появились их потомки - млекопитающие. Вместе с ними эти последние синапсиды держались в тени господствовавших в то время динозавров. И сошли с исторической арены только в юрском периоде.

Миллионы лет все так и продолжалось: по планете бродили стада травоядных динозавров и жевали флору, в небе парили птерозавры и птеродактили, по кустам перепархивали археоптериксы и за всеми подряд гонялись хищные ящеры. Цинодонты и их потомки прототерии держались настороже, предпочитая охотиться ночью, когда опасность была меньше. Питались в основном насекомыми и мелкими рептилиями, но при случае были не прочь полакомиться яйцом динозавра или только что появившимися детенышами.

Шныряя под ногами гигантов, прототерии времени даром не теряли и прилежно развивались - перешли на рождение детенышей, продолжали совершенствовать теплокровность, активно обживали территории. К концу мелового периода млекопитающие освоили некоторые экологические ниши и даже поднялись в воздух - появились первые летучие мыши. Но при этом они оставались небольшими, не крупнее взрослой крысы. И оставались такими еще долго, даже после исчезновения динозавров.

Первозвери

К подклассу первозвери относят примитивных древних млекопитающих, из которых большинство были своего рода "черновиками" в создании настоящих млекопитающих и не оставили потомков в современных видах. К ним относят инфракласс клоачных и три вымерших инфракласса - триконодонты, аллотерии (с многобугорчатыми) и пантотерии (трехбугорчатые). Останки триконодонтов впервые встречаются в отложениях осадочных пород конца триаса. Эти древние примитивные млекопитающие питались мелкими рептилиями и насекомыми, хотя, судя по некоторым находкам, умели добывать и мелких динозавров - пситтакозавров. Об этом свидетельствует строение их зубов с тремя бугорками. К концу мела они полностью вымирают, не оставив потомков среди современных млекопитающих.

В начале юрского периода происходит появление многобугорчатых (инфракласс аллотерии). Зубы этих прототериев, как указывает название, были лучше приспособлены к растительной пище, имея по 5 бугорков на поверхности. На это же указывают прекрасно развитые резцы и полное отсутствие клыков. Хотя, преимущественно, это были насекомоядные формы. Они оказались удачным творением Природы и сохранились в период мелового вымирания, продолжая жить и давать потомство, в общей сложности, около 120 миллионов лет. К началу палеогена они исчезают, хотя есть мнение, что их ранние формы стали предками клоачных.

В этом же юрском периоде живут пантотерии (инфракласс трехбугорчатые). И по виду, и по жизни похожие на взрослую крысу. Какое-то время полагали, что от них и пошли настоящие звери - живородящие млекопитающие, как сумчатые, так и планцетарные. Но последние исследования показывают, что от пантотериев до зверей еще далековато, чтобы считать их прямыми предками. Трехбугорчатые, по сути, являлись сборной командой, включающей поздние формы цинодонтов и архаичных млекопитающих. А к териям путь эволюции шел через голотериев, трехнотериев, кладотериев, затериев и трибосфенид. Словом - долгими и извилистыми тропами. Тем не менее, к концу мелового периода терии не только появились, но и уже разделились на сумчатых и планцетарных.

А вот из инфракласса клоачных до нашего времени дожили два представителя - утконос и ехидна. Следует упомянуть, что к рождению живых детенышей млекопитающие пришли не сразу. Примитивные клоачные были еще близки к рептилиям и размножались по старинке - откладывая яйца. Хотя детенышей потом выкармливали молоком. Впрочем, некоторые специалисты подозревают, что это умели делать еще продвинутые цинодонты. Но похоже, что вся эта идея с молоком была слеплена Природой на скорую руку - самки не имели сосков, а детеныши не могли сосать из-за отсутствия губ. А потому мамаша просто лежала на спинке, молоко выделялось из пор на брюшке и стекало в продольную ложбинку на нем, образуя нечто вроде корытца. Оттуда его и слизывали детеныши.

Чтобы теплокровный детеныш, отдающий во внешнюю среду много энергии, вырос, ему нужно высококалорийное питание. И молоко в этом плане весьма ценный продукт. Несмотря на все несовершенство конструкции однопроходных, утконос и ехидна умудрились сохраниться до наших дней, правда в строго ограниченном регионе. Очевидно, этому способствовали многие обстоятельства - они удачно заняли нишу на местности, которая затем стала изолированной от остального мира, имели некоторые особенности, которыми не обзавелись другие млекопитающие (способность ощущать электрическое поле) и вооружились ядовитыми шпорами (самцы). А прочие представители инфракласса вымерли к началу кайнозоя. Прихватив с собой для компании всех динозавров, почти все семейства крокодилов, летающих ящеров, плезиозавров, мозазавров, ихтиозавров. В морях тогда исчезли древние беспозвоночные и головоногие.

В конце мелового периода что-то произошло. Что конкретно - специалисты не знают. То ли упавший в Мексиканском заливе метеорит так сильно изменил климат планеты, что наступило оледенение. То ли на смену старым выросли новые растения, совсем другие, которые категорически не понравились динозаврам и они отказались их есть. То ли повлияло движение литосферных плит и образование Альпийской горной складчатости, вызвавшее увеличение площади континентов. В результате климат стал более сухим, появилась смена сезонов. В общем, судьба динозавров круто изменилась. Они с этим не смирились и вымерли. И тогда млекопитающие получили шанс.

Это не было борьбой за выживание, когда одни группы животных вытесняются другими, занимающими их экологическое место. Фауна к кайнозою как-то значительно проредилась. Однако млекопитающие не торопились занять освободившиеся места, будто чего-то выжидая. Но мало-помалу процесс пошел. Хотя ясного представления о предке настоящих зверей пока так и нет, ясно, что в конце мелового периода определяется отряд насекомоядных. От которого в дальнейшем пойдут все варианты планцетарных.

В кайнозое формы млекопитающих посыпались, как из рога изобилия. Появляются примитивные хищники - креодонты. Похожие на современных, они имели общего с ними предка, но были тупиковой ветвью и имели другое, малоподвижное строение челюсти. Эти примитивные зверюги промышляли охотой 55 - 35 миллионов лет назад. От них в итоге отделяются будущие копытные - кондиляртры. Размером от собаки до лошади, они имели зубы, плохо подходящие для растительной пищи, зато были вооружены отличными клыками. Конечности кондиляртров имели по 5 пальцев, но заканчивались копытцами. Некоторые группы были всеядными, а некоторые хищными - Природа экспериментировала...

Настоящие звери

Подкласс настоящих зверей специалисты делят на низших зверей (сумчатых) и высших (планцетарных). Теперь уже с откладыванием яиц было покончено раз и навсегда. Детеныш развивается внутри матери и "вылупляется" из нее в более или менее готовом виде. У сумчатых, в частности, в совсем не готовом. Их детеныши появляются на свет сильно недоношенными, а потому крошечными. Дальнейшее их развитие продолжается в специальном инкубаторе с постоянной температурой и системой кормления - мамашиной сумке на животе. Вещь удобная и в случае с сумчатыми - жизненно необходимая. И хотя детки вида Homo sapiens в таком приспособлении не нуждаются, заканчивая цикл формирования в материнском организме, современные молодые мамочки удобство сумки на животе оценили и стали носить деток в слингах - и малыш рядом, и руки свободны.

Так вот, сумчатые обосновались в Южной Америке и Австралии, а остальные континенты облюбовали планцетарные. А дело было на просторах суперконтинента Гондвана. В него входили будущие Африка, Южная Америка, Антарктида, Австралия, Новая Зеландия, Аравия, Индия и Мадагаскар. До этого, в каменноугольном периоде (360 миллионов лет назад), Гондвана на какое-то время объединилась с Лавразией, образуя Пангею. Именно на Пангее и жили первые рептилии, у которых постепенно стали появляться те или иные признаки млекопитающих. По ней они и расселялись. А в юре (180 миллионов лет назад) Пангея рассыпается опять на Гондвану и Лавразию с теплым океаном Тетис между ними. Тут-то и начинается самое интересное.

Гондвана была покрыта влажными тропическими лесами. Тут росли нотофагусы и саговниковые. В зарослях бродили динозавры. Место нашлось и для примитивных сумчатых млекопитающих, и для однопроходных. Полагают, что предок сумчатых жил на территории Китая и было это примерно 125 миллионов лет назад. Неспешно расселяясь, сумчатые оказываются в Южной Америке, потом проникают в Австралию и на острова Индонезии. Когда-то они обитали по всей Гондване, в том числе в нынешней Европе и Северной Америке, ведя свое родство от общего предка. От этой линии раньше всех отделились южноамериканские опоссумы. Они выстояли в конкурентной борьбе, когда появился сухопутный перешеек между Америками и на юг хлынули другие виды животных. Опоссумы тоже отправились в поход по невесть откуда взявшемуся мосту и для восстановления справедливости захватили территории в северной части.

Сумчатые удивительно разнообразны. Только в Австралии их насчитывается порядка 150 видов. А раньше они занимали все экологические ниши. Кого только среди них не было! Сумчатые саблезубые тигры (вымерли), сумчатые львы (вымерли), сумчатый волк (по всей вероятности, вымер), сумчатые тапиры, сумчатый муравьед (намбат), сумчатый медведь (коала), сумчатый тасманийский дьявол, кенгуру (разные виды), сумчатые кроты, сумчатые крысы, опоссумы, мыши... Практически любое планцетарное животное имеет свой сумчатый аналог.

Ну и наконец высшие звери - планцетарные. Они отделились от сумчатых 160 - 172 миллиона лет назад. А последний общий предок планцетарных жил в конце мелового периода, 69 миллионов лет назад. Еще до мел-палеогенового вымирания. Семь лет назад в отложениях юрского периода, в провинции Ляонин, в Китае, нашли окаменевшие останки странного зверька, которого назвали юрамайя. Похожая на мышку, она жила 160 миллионов лет назад и на сегодняшний день считается древнейшим планцетарным.

Планцетарные изобрели наиболее надежный и безопасный способ размножения. Их детеныши практически завершают цикл своего развития в утробе матери и у некоторых видов через пару часов уже готовы следовать за ней. Это большое преимущество для выживания вида. Настоящие звери имеют более высокую температуру тела (38 градусов Цельсия) по сравнению с сумчатыми (35) и однопроходными (30), а значит могут лучше справляться с колебаниями климатических условий. А потому не удивительно, что именно они заполнили все экологические ниши не только на суше, но и освоили океан.

В общей картине происхождения млекопитающих пока просматриваются только отдельные штрихи. Эволюция не ходит по прямой, она создает несколько вариантов, выбирая затем оптимальный и иногда многократно возвращается к одной идее, но воплощая ее каждый раз по-новому... Специалисты все еще распутывают тот сложный, извилистый маршрут, по которому Природа шла миллионы лет, создавая современных млекопитающих.