Примерно 375 миллионов лет назад с рыбами случилось нечто важное: они начали отличаться друг от друга и сформировали новый класс позвоночных, способных жить на суше. Первым существом на этом пути, как описывает его Нил Шубин в своей книге «Внутренняя рыба», был так называемый рыбопод (рисунок 35.1). Это вымершее существо было переходной формой от рыбы к тетраподам – четвероногим животным, которые появились позже: земноводным, рептилиям, птицам и млекопитающим.

Рисунок 35.1. Рыбопод

Изначально рыбопод представлял собой лопастеперую рыбу. По строению от своих лопастеперых предшественников он отличался набором специальных аксессуаров. В похожих на ходули конечностях появились суставы, благодаря которым его «походка» на дне водоемов стала мягкой. Кроме того, помимо жабр у рыбопода были примитивные легкие, с помощью которых эти существа дышали атмосферным воздухом и могли селиться в неглубоких теплых водах, бедных кислородом. Можно сказать, что потомкам рыбопода – земноводным – нужно было сделать всего один небольшой шаг, чтобы расширить территорию своего обитания на всю Землю и стать первыми наземными тетраподами.

Как следует из названия этого класса животных, земноводные (или амфибии) способны жить как в воде, так и на суше (как лягушки, жабы, саламандры и им подобные). В начале жизни они представляют собой головастиков – обитающих под водой вегетарианцев, выделяющих из воды кислород с помощью жабр. С возрастом у них появляются легкие, и они становятся хищниками. Но земноводные никогда бы не вышли на сушу из моря, если бы им в этом не помогла еще одна группа многоклеточных, которая стала наземной раньше и насытила атмосферу кислородом в достаточном количестве.

Растения выделяли в наземную атмосферу кислород – побочный продукт фотосинтеза – еще за 50 миллионов лет до выхода земноводных на сушу. Благодаря кислороду у наземных животных появились способность дышать и особый обмен веществ. Другая важная роль растений – роль пищи для растительноядных животных, и, хотя сами земноводные растения не ели, растительноядной была их добыча.

Первыми животными, вышедшими на сушу, были не хищные позвоночные тетраподы, а беспозвоночные первичноротые, в особенности многоножки, которые были вегетарианцами и питались мшистыми наростами на камнях. Многоножки относятся к типу членистоногих; они произошли от того же общего предка, что и древние морские кольчатые черви и моллюски. Чтобы не быть полностью съеденными первичноротыми, растениям пришлось формировать новые виды, что, в свою очередь, стало возможно благодаря повышению в атмосфере содержания углекислого газа, выдыхаемого животными. Когда разнообразных растений для питания стало много, появились новые типы наземных первичноротых – таких, как насекомые и пауки. Поскольку других наземных животных еще не было, никто, кроме земноводных, не претендовал на первичноротых в качестве пищи, и амфибии находились на вершине пищевой цепочки, но чем больше на Земле становилось новых видов позвоночных, тем больше появлялось возможностей для питания хищников, а значит, и шансы быть съеденным тоже возрастали.

Хотя земноводные могут жить как в воде, так и на суше, они должны держаться воды в лагунах или прудах. Как и рыбы, они размножаются половым путем, но сексуального контакта между ними не происходит. Икра рыб и лягушек покрыта желеобразной мембраной; они откладывают ее в воду (хотя некоторые земноводные откладывают икру во влажную почву), и самцы выпускают на икру сперму – этот процесс носит название «наружное половое размножение». Плод развивается в мягкой студенистой оболочке и самостоятельно проклевывается наружу.

Примерно 330 миллионов лет назад появился новый класс тетраподов. Они были амниотами – животными, у которых плод развивается во внешнем, наполненном жидкостью амниотическом мешке, а их легкие могли выделять кислород из воздуха вместо воды. Все это впервые позволило позвоночным – и животным вообще – производить на свет потомство где-то еще, кроме воды, поскольку плод созревал внутри самки. Во время беременности амниотический мешок покрывался твердой коркой, и самка откладывала его на землю; плод продолжал развиваться в яйце и самостоятельно вылуплялся из него. Для этого потребовалось средство оплодотворения яйцеклетки внутри самки. Другими словами, возникла необходимость во внешних гениталиях – тканях, благодаря которым стало возможным совокупление. К обладающим гениталиями амниотам относятся все существующие позвоночные – рептилии, птицы и млекопитающие.

Сначала появились рептилии; у них были длинные конечности, поэтому на суше они оказались проворнее земноводных. В конечном итоге они разделились на две группы: от одной произошли птицы, а от другой – млекопитающие. И для тех, и для других открылись новые территории, на которых можно было искать пропитание, что добавило нагрузки на мозг, которому необходимо было находить пути решения новых возникающих в связи с этим проблем.

Первой группой рептилий, произошедшей от низших амниотов, были синапсиды; случилось это примерно 310 миллионов лет назад (рисунок 35.2). Их называют зверообразными рептилиями, и они действительно являются предками современных млекопитающих. К их числу относились свирепые хищники, миллионы лет населявшие Землю, а также травоядные. Одни синапсиды были огромного размера, с плавниками на спине и панцирями; другие – саблезубыми. Вторая группа отделилась от амниотов на несколько миллионов лет позже. Древние завропсиды были преимущественно мелкими – с синапсидами того времени им было не сравниться. Примерно 250 миллионов лет назад Земля начала нагреваться, в результате чего началось массовое вымирание большей части животных и растений как на суше, так и в море.

Рисунок 35.2. Семейное древо рептилий

В то же время для тех видов, которых сия участь миновала, открылись новые возможности. Палеонтолог Майкл Бентон выяснил, что среди выживших оказались некоторые представители синапсидов и завропсидов. Самым важным из выживших синапсидов считается вид собакозубых (цинодонтов).

Они были размером с крупную собаку и обладали чертами, которые в ретроспективе демонстрировали все больше и больше сходств с млекопитающими, которые от них произошли, включая изменения челюстей, глазниц, ушей и скелета; кроме того, у них появились шерсть и внутренняя регуляция температуры тела (на самом деле они были первыми теплокровными животными). Они разделились на травоядных и плотоядных и заселили самые разные территории, заполнив ниши и климатические зоны по всему свету, а 210 миллионов лет назад от них произошли настоящие млекопитающие.

Выжившие завропсиды, напротив, оставались на втором плане до тех пор, пока 230 миллионов лет назад от них не произошли динозавры. Океаны были комфортной средой обитания, и сначала завропсиды были крупными морскими хищниками, правда, в итоге некоторые вышли на сушу и стали доминирующими наземными хищниками. К их числу относятся самые крупные животные того времени, кроме того, обитали они повсеместно; эти существа являются предками современных рептилий (аллигаторов, крокодилов, ящериц, змей), а также птиц, которые по сути представляют собой летающих пернатых рептилий (на родство птиц с древними предками указывает размножение посредством откладывания яиц в твердой скорлупе).

Сначала быстрые плотоядные динозавры питались млекопитающими, которые не могли тягаться с ними в размере и силе, но поскольку динозавры были дневными животными, млекопитающим не оставалось ничего другого, как стать активными ночью, уменьшиться в размерах и потреблять меньше пищи. Древние млекопитающие были крошечными животными вроде землеройки, весом всего 25–50 г; они жили в густых лесах, куда динозаврам было сложно пробраться.

Примерно 65 миллионов лет назад началось очередное массовое вымирание, в результате которого исчезли животные, весившие, грубо говоря, свыше 20 кг, то есть большинство динозавров. До сих пор достоверно не ясно, что именно привело к массовому вымиранию, однако согласно популярной теории его вызвал огромный метеорит, при ударе которого о Землю поднялось облако пыли. Пыль закрыла солнце, процесс фотосинтеза в растениях остановился, и пищевая цепочка изменилась. Жизнь мелких рептилий, птиц и млекопитающих стала проще, возможно, потому, что им изначально нужно было меньше пищи.

Кристин Дженис считает, что небольшой размер млекопитающих, сделавший невозможной конкуренцию с динозаврами, позволил этим животным выжить: «Мелкие животные лучше приспосабливаются: они плавают, лазают по деревьям, роют землю, бегают и прыгают – в зависимости от того, что требуется в конкретных условиях. Животному нужно на чем-то специализироваться, но чем у́же специализация, тем сложнее изменить строение тела и адаптироваться к изменяющимся внешним условиям».

Рассвет эры динозавров случился задолго до обширного перемещения материков, расколовшего сушу Земли, поэтому, появившись на одной территории, животные свободно перемещались на другие и вскоре расселились повсеместно. К тому времени как динозавры вымерли, началось разделение континентов. Млекопитающие, жившие в разных частях света, начали эволюционировать отдельно друг от друга и все больше отличаться от общих предков. Дальнейшее разделение видов происходило посредством наземного моста, который еще оставался между Азией и Северной Америкой, когда виды еще могли скрещиваться.

К современным млекопитающим относятся как самые крупные обитатели нашей планеты (например, голубой кит, масса которого может достигать почти 200 т, а длина – 27 м), так и относительно мелкие (такие, как карликовая белозубка длиной всего 5 см и весом 55 г). Одни передвигаются по земле ногами, другие плавают с помощью плавников и летают с помощью крыльев. Есть травоядные млекопитающие, есть плотоядные, а есть всеядные. Группа животных под названием «яйцекладущие» откладывает яйца (например, утконос), но все прочие производят на свет живых детенышей, и такие животные делятся на две группы: сумчатые (кенгуру) вынашивают потомство в сумке, а у плацентарных плод находится в модифицированной мембране рептилий – амниотическом пузыре, заполненном околоплодными водами и соединенном через пуповину с плацентой, которая крепится к стенке матки и обеспечивает созревающему потомству питание и дыхание. В процессе появления детеныша на свет пузырь разрывается, и из него вытекает амниотическая жидкость. Большинство млекопитающих – в том числе грызуны (крысы, мыши), кошачьи (кошки), собачьи (собаки, волки), сельскохозяйственные животные (лошади, коровы, козы, овцы, свиньи), летающие млекопитающие (летучие мыши), морские млекопитающие (киты, дельфины, моржи, тюлени) и приматы (мартышки, шимпанзе, люди) – относятся к плацентарным. Как показано на рисунке семейного древа млекопитающих, все их разнообразие распадается на четыре группы, у каждой из которых был свой плацентарный предок (рисунок 35.3).

Рисунок 35.3. Семейное древо млекопитающих