Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих - Эльза Панчироли

Сказать, что у казеи была маленькая голова, все равно что сказать, что в Антарктиде немного прохладно. Голова размером около 20 сантиметров крепилась к бочкообразному туловищу и хвосту, которые достигали 1,5 метра в длину. Котилоринх, из сестринского казеям рода, вырастал примерно до 4 метров, сохраняя схожие пропорции черепа [47]. Во рту казеи ряды мелких нёбных зубов на нёбе и хорошо развитый язык говорят нам о том, что это было травоядное животное, которое выдергивало и раздавливало растения нёбом, прежде чем отправить их в дальнейший путь. Так казея и ей подобные прокладывали себе путь через недавно расцветшие ряды голосеменных растений.

Казеиды были одними из первых травоядных животных. Другим был диадект, впечатляюще коренастое животное, принадлежавшее к собственной ветви четвероногих, возможно амниот. Самые первые травоядные животные в летописи окаменелостей относятся к позднему каменноугольному периоду – среди них пеликозавр гордодон (родственник эдафозавра) и животное под названием десматодон. Последний принадлежит к спорной группе животных, которые, как недавно утверждалось, синапсиды, но могут быть ближе к рептилиям. В любом случае именно в пермском периоде травоядность по-настоящему расцвела. Такое заявление может показаться несущественным, но сам факт полностью растительной диеты стал знаковым для четвероногих. Насекомые и микроорганизмы уже превратили вегетарианство в образ жизни, но для позвоночных оно было сопряжено с определенными трудностями. Например, одна такая трудность в том, что растения сделаны из прочного материала. Их клетки в основном состоят из целлюлозы, которую можно расщепить только определенными ферментами, которых нет у позвоночных животных. А значит, какой бы цветущей ни была листва позднего каменноугольного периода и ранней перми, животные не получали от ее поедания достаточно питательных веществ, чтобы оправдать затраченное время. Для первых четвероногих это было все равно что бродить среди забитых полок супермаркета с пустым кошельком.

Итак, как же казеиды справились со своими трудностями? Что ж, путь к решению их проблемы лежал через желудок.

Чтобы решить проблему неперевариваемых растительных клеток, травоядные используют силу микробов. Когда мы думаем о растительноядных, наши мысли обращаются к сельскохозяйственным животным, таким как коровы и овцы, или к диким животным, например антилопам гну или ламам. Все эти млекопитающие принадлежат к копытным, многочисленной и чрезвычайно успешной группе животных, у которой употребление овощей стало своего рода фишкой.

Копытные обычно делятся на две группы в зависимости от количества пальцев на ногах: непарнопалые, или непарнокопытные, и парнопалые, или парнокопытные. Лошади, тапиры и носороги входят в первую группу, а остальные – во вторую, что отражает глубокую пропасть между этими отрядами. Однако их отличает не столько количество пальцев на ногах, сколько палец, на который приходится вес тела. У непарнокопытных вес приходится в основном на третий, средний, палец. Однако у парнокопытных ось симметрии проходит между третьим и четвертым пальцами, в результате чего появилось их характерное раздвоенное копыто. Вы могли бы подумать, что ступни не особенно фундаментальны при отличии животных. Но есть еще одно более важное физиологическое различие между непарнокопытными и парнокопытными, и оно заключается в их желудках.

Непарнокопытные переваривают пищу в задней кишке, тогда как парнокопытные – в передней. Наряду со слонами, грызунами, кроликами и коалами, непарнокопытные решили проблему переваривания растительной пищи, сбраживая ее в нижних отделах кишечника и слепой кишке – последняя представляет собой особый мешочек, прикрепленный к толстому кишечнику, в котором содержится множество дружественных растительноядных бактерий. У нас тоже есть слепая кишка, но у тех, кто переваривает пищу задней кишкой, она намного больше и играет более активную роль в пищеварении. Такой метод переваривания позволяет быстро перерабатывать пищу, обходиться непитательной едой и достигать невероятных размеров – некоторые крупнейшие магатравоядные за последние 66 миллионов лет полагались на заднюю кишку. Но за такую скорость приходится платить. Этим животным требуется гораздо больше пищи, потому что они извлекают питательные вещества менее эффективно, чем их сородичи, переваривающие в передней кишке. Некоторые вынуждены преодолевать огромные расстояния в поисках пропитания. Они часто едят свой собственный помет, чтобы получить все необходимые им питательные вещества (особенно небольшие животные). Хотя подобное не редкость в животном мире, по человеческим меркам вряд ли можно похвастаться таким хобби.

Животные, переваривающие пищу в передней кишке, подошли к проблеме по-другому. Наряду с парнокопытными, некоторые сумчатые и грызуны, ленивцы и гоацин (разновидность птиц) единодушно пришли к ферментации в передней кишке как способу получения питательных веществ из растений. Что привело к некоторым невероятным изменениям в их биологии.

Такой способ ферментации свойственен жвачным животным, таким как крупный рогатый скот, овцы, козы, олени и жирафы, у которых развиты многокамерные желудки; у нежвачных животных, например сумчатых и ленивцев, желудок увеличен и удлинен, не содержит множества камер. Каждая камера в желудке жвачных животных предназначена для определенной стадии процесса пищеварения, чему способствует множество бактерий. Первые две камеры – рубец и сетка. Они составляют самую большую часть желудка, и именно здесь бактерии работают на износ, расщепляя растительные клетки. Пища из этих камер обычно поступает обратно в рот для повторного измельчения, также известного как «пережевывание жвачки». Если вам вздумается приблизиться к жвачному животному, то вы заметите, что у них часто идет сладковатый овощной запах изо рта – результат многократного пережевывания бродящего содержимого кишечника.

Пища проходит через следующую камеру, книжку, прежде чем наконец попасть в «настоящий» желудок, или сычуг. Там все полезные бактерии, оставшиеся в жвачке, встречают свою безвременную кончину, поскольку желудочный сок все расщепляет, готовя еду к путешествию по кишечнику. Именно из сычуга мы получаем сычужный фермент, выделяемый желудком жвачных животных, который люди используют для приготовления сыра. От такой новости может и вывернуть. Этот четырехступенчатый процесс означает, что в ходе ферментации в передней кишке животные получают гораздо больше питательных веществ и могут потреблять гораздо меньше пищи, но более длительное время переваривания означает, что они не могут перерабатывать пищу оптом. Вот почему лошади могут выжить в тех частях Северной Америки, где корм слишком скуден для крупного рогатого скота. А также накладывает верхний предел на размеры зверей с ферментацией в передней кишке20.

Какого бы метода вы ни придерживались, будучи травоядным, поедание растений требует участия множества микроорганизмов, и их нужно где-то хранить. Для растительноядных характерно большое тело, заполненное ферментационными камерами, и множество кишок, позволяющих выжимать из пищи все возможные питательные вещества. Те, кому не нужно жевать, могут обходиться