Когда процесс эволюции разворачивается: почему некоторые животные уходят с суши обратно в океан
Долгое время ответ на эти вопросы был наукой не прояснен, и между миром водных млекопитающих и сухопутным миром их предков виделось нечто вроде недостающего звена. Однако палеонтологические находки последнего времени внесли в тему определенную ясность. Так кто из млекопитающих живет в океане? Начнем с самых экзотических — сирен. В 1741 году в ходе печальной для датско-русского мореплавателя Витуса Беринга Второй камчатской экспедиции у Командорских островов было обнаружено очень крупное морское животное. Обладая веретенообразным туловищем (которое завершал раздвоенный хвост, похожий на китовый), оно достигало веса 5 т и имело до 8 м в длину. Описал животное участник экспедиции немецкий естествоиспытатель Георг Стеллер, и невиданное прежде существо стали называть стеллеровой коровой. Но почему коровой? Не только из-за размеров.
Слоны и их подводные кузены
Гигантское животное было травоядным. Подобно настоящей корове, оно паслось и щипало травку, а точнее, морскую капусту на мелководье. Такое большое и безобидное животное после обнаружения его людьми, конечно, уже не могло рассчитывать на долгую жизнь. К 1768 году «капустниц» выбили, и теперь увидеть стеллерову корову можно только в виде скелета или на картинке. Но у несчастной обитательницы Берингова моря есть в мире близкая родня. Стеллерова корова по зоологической классификации относится к семейству дюгоневых, куда входят пока еще живущие на планете дюгони, и далее к отряду сирен, к которому относятся еще и ламантины.
Семь попыток уйти в море
Уход с суши в море — под давлением естественных врагов или в поисках пищи — не такая уж редкость в истории жизни на Земле. К водному и полуводному образу жизни переходили рептилии и птицы. Среди млекопитающих известно семь подобных эпизодов. Кроме упомянутых в статье сирен, ластоногих и китообразных, можно вспомнить белого медведя, который, будучи близким родственником бурого медведя, отлично освоился в морской среде, хотя при этом серьезных морфологических изменений его организм не претерпел. То же можно сказать о калане, или морской выдре, представляющей семейство куньих. Трудно представить себе плавающих ленивцев, однако существовали и такие. Род талассокнусов обитал в Южной Америке в миоцене — эти животные были травоядными и питались растительностью мелководья. Наконец, примерно 30−8 млн лет назад на берегах Тихого океана жили демостилии — еще один отряд морских млекопитающих. Их конечности позволяли им ходить по суше, но в воде они, по‑видимому, передвигались увереннее. Демостилии — родственники сирен и хоботных.
Все сирены травоядны (в отличие от китов или тюленей), однако они обитают исключительно на мелководье и не могут, как киты, уходить в океанские глубины или, как тюлени, выбираться на сушу. С китами сирен роднит отсутствие задних конечностей. Но когда-то ведь эти конечности были.
Ambulocetus natans. Амбулоцет, «Шагающий кит плавающий». Жил 48 млн лет назад и был не китом в современном понимании, а животным, похожим по образу жизни на крокодила.
В 1990 году на Ямайке американский палеонтолог Дэрил Домнинг обнаружил в прибрежных отложениях большое местонахождение с окаменевшими останками морских позвоночных, а также сухопутных животных вроде примитивного носорога. Там же был найден практически полный скелет существа, жившего в эоцене (около 50 млн лет назад) и ранее неизвестного науке. Находка получила название Pezosiren portelli. Этот самый «пезосирен» обладал тяжелым скелетом, очень похожим на скелеты нынешних сирен. Мощные тяжелые ребра нужны сиренам, чтобы придать телу отрицательную плавучесть, и, видимо, такая же задача стояла перед древним животным, что указывает на полуводный образ жизни. С другой стороны, пезосирен явно мог передвигаться по суше, у него были все четыре конечности и никаких хвостов и плавников. Короче говоря, это животное, по-видимому, по образу жизни было схоже с гиппопотамом, на что также указывают обращенные вверх ноздри. Но кто из ныне живущих существ считается ближайшим родственником сирен? Оказывается, вовсе не бегемоты.
Сирены включаются в надотряд плацентарных млекопитающих «афротерии», то есть «африканские звери». Эта ветвь, вышедшая из Африки, состоит из нескольких отрядов, причем ближайшими родственниками сирен являются даманы — похожие на грызунов травоядные зверьки размером с домашнюю кошку. Другой близкородственный сиренам и даманам отряд — хоботные, которые в наши дни представлены исключительно слонами.
Заплыв медведей
Сирены — единственный крупный таксон морских млекопитающих, имевших травоядных предков. Ластоногие — моржи, ушастые тюлени, настоящие тюлени — произошли от хищников, тоже изначально сухопутных. Впрочем, многие исследователи склонны считать понятие «ластоногие» устаревшим, так как, согласно широко распространенному в науке мнению, ластоногие составляют не моно-, а полифилетическую группу, то есть происходят не от одной, а от разных ветвей сухопутных животных.
Тем не менее ластоногие несомненно относятся к отряду Carnivora — хищных плацентарных млекопитающих. Этот отряд делится на два подотряда — псообразных и кошкообразных. Псообразные — это медведи, куницы, еноты, разумеется, волки и собаки, а к кошкообразным относят кошек, виверр, мангустов, гиен. Не вдаваясь в тонкости классификации, можно сказать, что ластоногие — часть псообразных. Но вот каких? Сторонники полифилетического происхождения ластоногих считают, что с суши в море вели две линии. Моржи и ушастые тюлени (надсемейство Otarioidea) находятся в близком родстве с медвежьими, тогда как настоящие тюлени (Phocoidea) ведут свой род от куньих. Сходство в строении ластоногих в этом случае объясняется конвергентной эволюцией.
Pezosiren portelli. Пезосирен — животное, обитавшее 50 млн лет назад там, где сегодня остров Ямайка, имело строение тела и черепа, близкое к ламантинам и дюгоням. Главное отличие — в наличии четырех конечностей и умении двигаться по суше.
Проблема «недостающего звена» существовала и здесь, пока в 2007 году в Полярной Канаде на острове Девон экспедицией палеонтолога Натальи Рыбчински не были обнаружены фоссилизированные останки животного, которого назвали «пуйила» (Pujila). Пуйила жила в миоцене, приблизительно 24 млн лет назад, вероятно, в районе существовавшего в те времена озера, окруженного лесом. Находка была сделана случайно — поломался вездеход, и палеонтологи наткнулись на окаменелость, бродя по окрестностям. Пуйила была обладательницей вытянутого тела длиной 110 мм и умела прекрасно передвигаться по суше на четырех лапах. Видом своим она напоминала представителя куньих, однако строение черепа уже было сходно с конструкцией головы настоящих тюленей. Кроме того, предполагалось, что между пальцами лап пуйилы имелись перепонки, что указывало на полуводный образ жизни зверя, связанный с частыми перемещениями по воде.
До открытия пуйилы самым древним из известных ластоногих был также живший в миоцене эналиаркт — «морской медведь». Это животное было уже очень хорошо приспособлено к длительному пребыванию в воде, хотя могло охотиться и на суше. Эналиаркт плавал с использованием всех четырех конечностей и обладал специальным внутренним ухом для восприятия звуковых колебаний в подводной среде. Некоторые черты строения сближают эналиаркта с морскими львами, то есть с подсемейством ушастых тюленей. Таким образом, «морской медведь» мог быть звеном в эволюционной цепочке, ведущей от общего с медвежьими предка к моржам и ушастым тюленям.
Puijila darwini. Пуйила — вымершее хищное млекопитающее подотряда псообразных, жившее в арктических областях Канады 21−24 млн лет назад. Это животное считается переходным звеном от куньих к настоящим тюленям.
Копытный кошмар
Итак, ластоногие произошли от хищных плацентарных млекопитающих и являются, очевидно, близкими родственниками медведей и куниц. Третий большой таксон морских млекопитающих — Cetacea — китообразные, вероятно, тоже произошел от хищников. Но... копытных.
Да, совершенно верно, таких в наши дни не существует, однако миллионы лет назад на копытцах бегали весьма устрашающие экземпляры. Крупнейшим известным сухопутным плотоядным млекопитающим, когда-либо жившим на Земле, считается эндрюсарх. Нашли только его череп (в 1923 году), но размеры окаменелости поражают воображение — 83 см в длину и 56 см в ширину. Скорее всего, эндрюсарх напоминал гигантского волка, причем не настоящего лесного обитателя, а такого, каким волков изображают в мультфильмах. Гиганта определили в отряд мезонихий, представители которого жили 45−35 млн лет назад, а затем вымерли. Мезонихии были примитивными копытными с пяти- или четырехпалыми конечностями, и каждый палец заканчивался небольшим копытцем. Огромный вытянутый череп эндрюсарха и строение зубов навели палеонтологов на мысль о близком родстве с китами, и еще в 1960-е годы высказывалось предположение о том, что мезонихии и есть непосредственные предки китообразных, а последние, таким образом, могут считаться близкими родственниками парнокопытных.
Предполагаемый вид Puijila darwini
Однако молекулярно-генетические исследования более позднего времени привели многих исследователей к выводу, что китообразные не родственники парнокопытным, а по сути ими и являются, развились из их среды. Так появился термин китопарнокопытные, обозначающий монофилетическую — восходящую к единому предку — группу, куда входят и китообразные, и парнокопытные. Внутри этой группы ближайшими родственниками китов оказались гиппопотамы. Впрочем, из этого совсем не следует, что предки китов были похожи на бегемотов (хотя и такая теория существовала).
Проблема «недостающего звена» между копытными и китообразными ввиду скудости палеонтологической летописи так и не нашла окончательного решения и продолжает вызывать дискуссии, однако ряд находок последних десятилетий дает достаточно убедительные подсказки. Если генезис ластоногих состоялся где-то в арктических районах планеты, то китообразные обязаны своим происхождением древнему океану Тетис — постоянно менявшему свою конфигурацию водному пространству между северным континентом Лавразией (будущие Северная Америка и Евразия) и Гондвана (Южная Америка, Африка, Индостан, Антарктида и Австралия). В эпоху эоцена (56−34 млн лет назад) под водой находились обширные территории на Ближнем и Среднем Востоке, на месте которых сейчас гористая суша. В условиях теплого прибрежного мелководья, в котором в обилии водилась рыба, какая-то группа древних копытных переориентировалась на поиск пропитания в море.
В 1981 году в Пакистане был найден череп существа, которое так и назвали — пакицет, «пакистанский кит» (Pakicetus). Внешне с современными китами он имел мало общего, размером был с собаку, да и выглядел как представитель псовых. Впрочем, этот хищник был копытным. Первоначально его записали в мезонихии, но позже, уже в начале нового тысячелетия, когда палеонтологам наконец попался полный скелет пакицета, животное определили в парнокопытные, которые отделились от мезонихий значительно раньше. У пакицета была слуховая булла — характерное для китообразных костное образование на черепе, которое помогает воспринимать звуки под водой. И хоть «пакистанский кит», очевидно, отлично чувствовал себя на суше, в воде ему приходилось бывать часто и соответствующие эволюционные адаптации уже начались.
Слуховая булла имелась и у еще одного ископаемого сухопутного животного — индохиуса — крошечного парнокопытного, останки которого были обнаружены в Индии. Индохиус мог быть даже вовсе и не хищником, а безобидным травоядным, который забирался в воду, спасаясь от естественных врагов, например от хищных птиц. А в 1992 году в Пакистане нашли окаменевшие кости амбулоцета, ambulocetus natans — «шагающего кита плавающего». При большой морфологической схожести с китообразными амбулоцет все еще мог передвигаться по суше, вел полуводный образ жизни и был засадным хищником по типу крокодила. Понадобились еще миллионы лет эволюции, чтобы киты перешли к полностью водному образу жизни, а затем ушли от прибрежных вод в океанские глубины. Пакицет, индохиус, амбулоцет — все они жили в эоцене 50−48 млн лет назад. За отсутствием в окаменелостях генетического материала невозможно сказать, через какое из этих существ идет прямая линия к современным китообразным, однако общий механизм превращения парнокопытных в китов, дельфинов и морских свиней стал в целом понятнее.