Айзек Азимов - Популярная анатомия. Строение и функции человеческого тела

Лучше всего нам знаком этот феномен на примере определенных насекомых, поскольку всем известно, что гусеница на определенной стадии жизненного цикла становится почти снова яйцом, только в форме кокона, и появляется из него уже взрослой бабочкой. У позвоночных самым известным примером может служить лягушка, поскольку появляется из икринки в личиночной стадии в виде головастика и позднее постепенно превращается в лягушку, однако без обездвиживания себя на стадии кокона в процессе этого превращения.

Несмотря на это, смертность на стадии личинки очень высока, ведь личинки слишком малы и слишком примитивны, чтобы быть столь же удачливыми при самозащите, как взрослые особи. Поэтому для обеспечения выживаемости вида наиболее общим приемом служит откладывание икры в большом количестве, в надежде, что из всего этого большого количества по крайней мере несколько выживут и достигнут зрелости при стечении благоприятных обстоятельств. Такое действительно происходит, иначе большая часть видов рыб исчезла бы к настоящему времени.

Альтернатива этому – позаимствовать какую-нибудь форму защиты для икры (яиц) и личинок до тех пор, пока они не смогут сами о себе позаботиться. Так, некоторые рыбы строят гнезда или держат икру в карманах своего тела или во рту до тех пор, пока мальки не достигнут определенной стадии развития. Есть даже случаи, когда оплодотворенные яйцеклетки остаются внутри полостей организма самки до стадии личинки.

Однако у морских животных такие защитные способности развиты слабо.

У наземных позвоночных забота о яйцах становится более важной по нескольким причинам. Прежде всего, на земле стадия личинки должна быть упразднена. Земля как среда обитания невероятно сурова и жестока по сравнению с ласковым морем, в котором изначально и возникла жизнь. С силой притяжения нельзя справиться одной лишь способностью держаться на поверхности суши, ее приходится преодолевать с помощью хорошо развитых мышц; атмосферу можно вдыхать лишь хорошо развитыми легкими, а воду сохранять в хорошо развитых почках. Молодые рептилии, следовательно, должны появляться из яиц меньшими, чем взрослые особи, и, по-видимому, более слабыми, но никоим образом не более простыми по строению. Они всегда похожи на взрослые особи и способны вести самостоятельный образ жизни, ничем не отличающийся от образа жизни их родителей.

Опустить стадию личинки означает продолжить стадию развития внутри яйца, что, в свою очередь, означает, что яйцо должно содержать большое количество желтка. Следовательно, каждое яйцо представляет собой огромное хранилище пищевых запасов, и из-за его размеров существует строгий лимит количества откладываемых яиц. В то время как рыбы и лягушки могут откладывать огромное количество икринок и полагаться на случай, что некоторым из них удастся выжить, рептилии и птицы должны откладывать небольшое количество яиц и, следовательно, заботиться о них. Рептилии могут прятать свои яйца в песке и даже оставаться поблизости до тех пор, пока малыши не начнут вылупляться, но птицы – вот классический пример существ, которые заботятся о своих яйцах.

Забота о яйцах стала большей необходимостью в связи с тем фактом, что птицы – теплокровные. Это очень большое преимущество для выживания, поскольку механизм организма работает с одинаковой скоростью при любых изменениях внешней температуры. Птицы столь же энергичны прохладным утром, сколь и жарким полуднем, им не нужно, как рептилиям, ждать, когда солнце разогреет их вялые, скованные холодом мышцы. Птицы смогут пережить зимние холода без особых усилий, если только найдут пищу.

Но тепло нужно как-то поддерживать. Ткани птиц могут выдерживать холод ничуть не дольше, чем ткани рептилий. Птица, достигнув зрелости, должна поддерживать температуру до тех пор, пока жива, но как быть птенцу, развивающемуся внутри яйца? Он слишком мал, чтобы производить тепло со скоростью, достаточной для компенсирования излучения тепла с поверхности яйца. Из оставленного без присмотра яйца птенец никогда не вылупится. Вот почему родитель (обычно мать, хотя иногда и отец) должен высиживать яйца, согревая их теплом своего тела. Это утомительное занятие, но оно обеспечивает выживание всех, или почти всех, яиц. Даже после рождения птенцов птицы-родители зачастую вынуждены переносить продолжительные и тяжкие испытания, поскольку должны вкладывать пищу в постоянно разинутые клювики своих еще беспомощных малышей.

Альтернатива сложной заботе о яйце и птенце, которую проявляют птицы, возникает по причине тенденций, наблюдаемых у рептилий и даже у некоторых акул. Иногда оплодотворенное яйцо удерживается внутри прохода, который обычно служит ему дорогой во внешний мир, и хранится там до выхода из него детенышей. Такие животные откладывают скорее детенышей, а не яйца. Поскольку животные, откладывающие яйца, называются яйцекладущими , то те, которые удерживают яйца в себе и выдают уже готовый «результат», – яйцеживородящими. Яйцам яйцеживородящих животных обеспечено выживание до тех пор, пока жива мать, а это само по себе важно. Но для нас еще важнее тот факт, что яйцеживорождение стало выполнять еще и дополнительную функцию. Когда особая группа рептилий обзавелась теплой кровью и представители ее стали первыми примитивными млекопитающими, сохранение яиц внутри прохода служило не только защитой, но и средством поддержания в них определенной температуры. Таким образом, яйцеживородящие заимели нечто вроде внутреннего инкубатора.

Первые млекопитающие имели не полностью развитой механизм яйцеживорождения. Мы знаем об этом, потому что некоторые из них сохранились до наших дней, правда только в Австралии и Новой Гвинее. Эти страны отделились от Азии еще до того, как появились высшие и более эффективные виды млекопитающих. Избежав конкуренции с появившимися позднее, первые млекопитающие выжили на этом отдаленном континенте. В других местах им выжить не удалось. Когда первые исследователи Австралии вернулись с отчетами о животных с волосяным покровом (и, следовательно, млекопитающих), которые, тем не менее, откладывают яйца, их подняли на смех, но оказалось, что они говорили правду. Эти яйцекладущие млекопитающие помещены в отдельный подкласс – яйцекладущие млекопитающие, лишенные плаценты (prototheria, что по-гречески значит «первые животные»). Их яйца не совсем заканчивают свое развитие к тому времени, как появляются из материнского тела, и поэтому их нужно высиживать на последних стадиях развития.

Яйцекладущие млекопитающие, лишенные плаценты, ко всему прочему проявляют и другие примитивные характерные черты. Они являются несовершенными теплокровными, и, хотя и выделяют молоко, один из видов таких животных, утконос, не имеет сосков. Более того, мочеиспускательный канал, прямая кишка и родовой канал этих самых яйцекладущих, лишенных плаценты, вливаются в один общий канал с одним отверстием во внешний мир. Этот единственный канал называется клоака (что по-латыни значит «сточная труба»). Клоака вообще-то существует и у других классов позвоночных, но то, что она имеется у млекопитающего, явление необычное. Все млекопитающие, за исключением яйцекладущих, лишенных плаценты, имеют более одного отверстия из таза во внешний мир. Разнообразные выжившие члены этого семейства поэтому были все сразу отнесены к одноапертурным , или monotremata (что по-гречески означает «одно отверстие»).