Рассказ предка. Путешествие к заре жизни. - Ричард Докинз

Принципиальная особенность ныряльщика Декарта в том, что число молекул воздуха в пузыре остается постоянным, в то время как объем и давление изменяются (в обратных пропорциях, по закону Бойля - Мариотта). Если бы рыба действовала как ныряльщик Декарта, то она использовала бы силу мышц, сжимая или расслабляя плавательный пузырь, таким образом, изменяя давление и объем, но сохраняя одно и то же число молекул. Это работало бы в теории, но происходит не так. Вместо того чтобы сохранять количество молекул постоянным и регулировать давление, рыбы регулируют число молекул. Чтобы опуститься вниз, рыба поглощает некоторые молекулы газа из своего плавательного пузыря в кровь, таким образом, уменьшая объем. Чтобы всплыть, она делает наоборот, выпуская молекулы газа в плавательный пузырь.

Некоторые костистые рыбы также используют плавательный пузырь для содействия слуху. Тело рыбы, состоящее главным образом из воды, в значительной степени пропускает через себя звуковые волны, как пропускала их вода до того, как они достигли рыбы. Однако когда они достигают стенок плавательного пузыря, они внезапно попадают в другую среду, газ. Плавательный пузырь, поэтому, действует как своего рода барабанная перепонка. У некоторых видов он находится прямо напротив внутреннего уха. У других он связан с внутренним ухом рядом мелких костей, названных косточками Вебера. Они действуют подобно нашим молоточку, наковальне и стремени, но являются совершенно непохожими костями.

Плавательный пузырь, похоже, развился – был «кооптирован» – из примитивного легкого, и некоторые живущие костистые рыбы, такие как ильные рыбы, панцирные щуки и многоперы, все еще используют его для дыхания. Это, возможно, немного удивительно для нас, кому дыхание воздухом кажется существенным «прогрессом», достигнутым с выходом из воды на сушу. Кто-то может предположить, что легкое было измененным плавательным пузырем. На самом деле, похоже, что примитивное дыхательное легкое эволюционно раздвоилось и пошло двумя путями. С одной стороны, оно выполняло свою старую дыхательную функцию на суше, и мы его все еще используем. Другая ветвь была новой и захватывающей: старое легкое изменилось, чтобы сформировать подлинное новшество – плавательный пузырь.

Рассказ Илистого Прыгуна

В эволюционном путешествии некоторые из соответствующих рассказов, хотя и рассказаны живыми странниками, должны иметь дело с недавними реконструкциями древних эволюционных событий. Костистые рыбы настолько изменчивы и настолько разнообразны, что можно было бы ожидать, что некоторые из них могли бы воспроизвести часть истории лопастеперых и выйти на сушу. Илистый прыгун – как раз такая рыба, которая может обойтись без воды, чтобы поведать рассказ.

Многие виды костистых рыб живут в болотной воде, бедной кислородом. Их жабры не могут извлечь достаточно кислорода, и они нуждаются в воздухе. Знакомые аквариумные рыбки из болот Юго-Восточной Азии, такие как бойцовая рыбка, Betta splendens, часто выныривают на поверхность, чтобы глотнуть воздуха, но они все еще используют свои жабры для извлечения кислорода. Я предполагаю, что, поскольку жабры являются влажными, можно сказать, что глотание воздуха аналогично локальному насыщению кислородом их мокрых жабр, также как Вы можете газировать воздухом свой аквариум. Однако они пошли дальше, потому что полость жабр обладает дополнительным воздушным пространством, обильно снабженным кровеносными сосудами. Эта впадина – не настоящее легкое. Настоящий гомолог легкого у костистых рыб – плавательный пузырь, который, как сказано в «Рассказе Щуки», они используют для того, чтобы сохранять свою плавучесть нейтральной.

Те рыбы, которые вдыхают воздух через полость своих жабр, открыли вновь дыхание воздухом, совершенно другим способом. Возможно, наиболее передовыми представителями рыб, вдыхающих воздух полостями жабр, являются рыбы-ползуны или анабасы. Эти рыбы также живут в бедной кислородом воде, и у них есть обыкновение выходить на сушу в поисках воды, когда их прежнее жилище высыхает. Они могут выжить без воды в течение многих дней подряд. В самом деле, анабас – живой, дышащий пример того, о чем говорил Ромер в своей (теперь менее модной) теории о том, как рыбы вышли на сушу.

Другой группой ходячих костистых рыб являются илистые прыгуны, например Periophthalmus, чей рассказ перед нами. Некоторые илистые прыгуны обычно проводят больше времени вне воды, чем в ней. Они едят насекомых и пауков, которых обычно нельзя встретить в море. Возможно, наши девонские предки пользовались подобными преимуществами, когда впервые покинули воду, поскольку до них суша была заселена насекомыми и пауками. Илистый прыгун, трепеща своим телом, пересекает кромку моря, и он может также ползать, используя свои грудные плавники (руки), мышцы которых так хорошо развиты, что они могут поддерживать вес рыбы. Действительно, ухаживание илистых прыгунов происходит частично на суше, и самец может делать отжимания в упоре лежа, как делают некоторые самцы ящериц, красуясь своим золотистым подбородком и горлом перед самками. Более того, скелет плавника эволюционировал конвергентно, вызывая сходство с таким тетраподом, как саламандра.

Илистые прыгуны могут подскакивать больше чем на полметра, сгибая тело в одну сторону и внезапно выпрямляя его – отсюда некоторые из множества их разговорных названий, включая «гряземешалку», «прыгуна Джонни», «рыбу-лягушку» и «рыбу-кенгуру». Другое общее название, «лазающая рыба», произошло от их обыкновения вылазить на мангровые деревья в поисках добычи. Они цепляются за деревья грудными плавниками, которым помогает своего рода присоска, образованная сведенными под телом брюшными плавниками.

Как уже упомянутые болотные рыбы, илистые прыгуны дышат, набирая воздух в свои влажные жаберные камеры. Они также получают кислород через кожу, которая должна оставаться влажной. Если илистый прыгун рискнет высохнуть, то он будет перекатываться в луже. Его глаза особенно уязвимы к высыханию, и он иногда протирает их влажным плавником. Глаза выпячиваются близко друг от друга у вершины головы, где, как у лягушек и крокодилов, они могут использоваться как перископы, чтобы смотреть выше поверхности, когда рыба находится под водой. Находясь на суше, илистый прыгун будет часто втягивать свои выпученные глаза в гнезда, чтобы увлажнить их. Прежде, чем покинуть воду и совершить вылазку на сушу, рыба заполнит свои жаберные камеры водой.

В популярной книге о покорении суши автор упоминает сообщение художника восемнадцатого столетия, жившего в Индонезии, который держал «рыбу-лягушку» в течение трех дней в своем доме:

Она следовала за мной повсюду с большой фамильярностью, подобно маленькой собаке.

В книге есть карикатура «рыбы-лягушки», гуляющей как небольшая собака, но кого она в действительности изображает – так это, очевидно, рыбу-удильщика: глубоководную рыбу с приманкой на конце шипа, выставленного над головой, используемой, чтобы поймать меньшую рыбу. Я подозреваю, что карикатурист стал жертвой недоразумения: поучительного, потому что оно показывает, что может случиться, если мы будем полагаться на разговорные общие названия для животных, а не научные названия, которые, несмотря на недостатки, разработаны, чтобы быть уникальными. Верно, что некоторые люди называют рыбу-удильщика рыбой-лягушкой. Но очень маловероятно, чтобы рыба, которая следовала повсюду за художником, подобно собаке, могла быть глубоководной рыбой-удильщиком. Впрочем, это, безусловно, мог быть илистый прыгун. Они действительно живут в Индонезии, и рыба-лягушка – одно из их разговорных названий. Илистый прыгун похож, по крайней мере, на мой взгляд, гораздо больше на лягушку, чем на рыбу удильщика, и он прыгает, как лягушка. Я предполагаю, что домашнее животное художника, «рыба-лягушка», которая следовала за ним повсюду, подобно маленькой собаке, была илистым прыгуном.

Мне нравится идея, что мы происходим от некоторого существа, которое, даже если оно отличалось от современного илистого прыгуна во многих других отношениях, было столь же отважно и предприимчиво, как небольшая собака: возможно, самое близкое к собаке существо, которое мог являть собой житель девона? Моя давняя подруга так объясняла, почему она любит собак: «Собаки – такие славные малые». Я думаю, что первая рыба, решившаяся выйти на сушу, должно быть, была типичным славным малым, кого можно было бы с удовольствием назвать предком.

Рассказ Цихлиды

Озеро Виктория – третье из наибольших озер в мире, но оно также одно из самых молодых. Геологические факты указывают, что ему всего лишь приблизительно 100 000 лет. Оно является родиной огромного числа местных рыб цихлид (по-английски произносится «сик-лид»). Местных означает, что они больше нигде не обнаружены, кроме озера Виктория, и, по-видимому, развились там. В зависимости от того, является ли Ваш ихтиолог объединителем или разделителем, число видов цихлид в озере Виктория колеблется от 200 до 500, а при недавнем авторитетном подсчете было определено, что их 450. Из этих местных видов значительное большинство принадлежит к одной трибе, хаплохромисов. Выглядит, как если бы они все эволюционировали как одна «группа видов» в течение прошлых ста тысяч лет или около того.