Эмбрионы в глубинах времени - [62]
Но, какие бы модели не разрабатывались для понимания эволюции формы раковины, они должны принимать во внимание окружающую среду, поскольку, как было показано в экспериментах и на примере естественных популяций, она оказывает влияние на скорость роста. Внешние переменные параметры среды включают доступность пищи, тип субстрата, солёность, количество растворённого кислорода, мутность, температуру, плотность популяции и экологические взаимоотношения. Например, ныне живущие виды брюхоногих моллюсков могут замедлить скорость своего роста в присутствии хищников, направляя дополнительный материал для построения раковины на локальное утолщение стенок раковины. Увеличение относительной толщины раковины, особенность, часто рассматриваемая как защитный механизм, также вызывается голоданием. Это ещё один пример фенотипической пластичности и диапазона фенотипов, связанных с генотипом, о чём я говорил в главе 2. Одним из основных параметров истории жизни, на который оказывает очень значительное воздействие окружающая среда, является продолжительность жизни.
Моллюски с долгой и короткой жизнью
Продолжительность жизни — это основополагающая переменная величина в истории жизни. Подсчитывая годичные слои, образовавшиеся путём нарастания, можно оценить продолжительность жизни мёртвых (в том числе ископаемых) индивидуумов.
Изучение ныне живущих видов показало, что на долговечность в целом оказывает влияние температура, при которой живут животные. Эту иную переменную величину также можно оценить для ископаемых образцов.
Организмы, которые населяют более высокие широты, имеют тенденцию жить дольше, что связано с температурой. При температурах тела на уровне холодных южных областей океанов химические реакции протекают на малой скорости. Таким образом, процессы обмена веществ также протекают медленно, и итогом этого является жизнь без стрессов. Более или менее постоянные температура воды и солёность не оказывают значительного воздействия на регуляторные механизмы клеток. Любой обменный процесс производит побочные продукты, химические соединения, называемые радикалами, в каждой клетке, которая получает свою энергию при помощи кислорода. Более медленный обмен веществ на холоде производит меньше разрушительных побочных продуктов, которые необходимо переработать или уничтожить. Чем меньше организм испытывает стрессовых факторов, тем дольше он может прожить.
Некоторым морским беспозвоночным холодная среда обитания может помочь избежать действия опасных радикалов. Многие виды в процессе эволюции приобрели другие способы продлевать свою жизнь. Например, циприна (арктика) исландская (Arctica islandica), представитель двустворчатых моллюсков, закапывается в бедные кислородом слои океанского дна на несколько дней. Там она затормаживает свой обмен веществ и частота её сердечных сокращений составляет лишь десятую часть от нормальной скорости. Когда моллюск выходит из этого состояния, митохондрии начинают функционировать в обычном режиме, вновь производя радикалы. Но в это же время некоторые гены активизируются и производят ферменты, которые борются с опасными новыми химическими соединениями, возникающими при высокой скорости метаболизма. Благодаря этой стратегии данный двустворчатый моллюск может достигать возраста более двухсот лет. У позвоночных такого свойства нет. Вместо того, чтобы замедлить обмен веществ, в условиях меньшей доступности кислорода митохондрии производят ещё больше радикалов.
Различные картины роста и их отношение к температуре изучены для многочисленных ископаемых организмов, например, для моллюска Cucullaea raea из эоценовых пород острова Сеймур на Антарктическом полуострове. В эоцене температуры были гораздо выше, чем температура ниже нуля, которая характерна для нашего времени. Раковины этого двустворчатого моллюска росли очень медленно и только в полной темноте южнополярных зим. На удивление, они полностью прекращали расти во время южного полярного лета, когда пища была более обильной, вероятно, из-за того, что они вкладывали всю свою энергию и ресурсы в воспроизводство. Из-за своих медленных обмена веществ и скорости роста эти моллюски жили чрезвычайно долго. Некоторые демонстрируют линии роста, представляющие более ста лет жизни. Подобно Arctica islandica, они жили дольше, чем многие из людей.
Необычная сохранность
Ископаемые отпечатки — это почти единственные свидетельства существования мягкотелых представителей биоты или мягких частей организмов. К счастью, только «почти». Сохранение беспозвоночных в некоторых редких местонахождениях окаменелостей заходит гораздо дальше обычного сохранения экзоскелета или раковины: мельчайшие детали целого тела, включая глаза и придатки, сохраняются в ископаемом состоянии на различных стадиях развития. Их обнаружение и изучение сложны, поскольку обычно они хрупкие и мелкие. Но благодаря новым методам получения изображений и компьютерным программам трёхмерной реконструкции открывается много новой информации. Местонахождения имеются по всему миру и среди них формация Крато из меловых отложений Бразилии, Золенхофен из юры Баварии, райниевые черты из девона Шотландии, и «орстенские» местонахождения по всему миру, лучше всего известные из Швеции и охватывающие период от нижнего кембрия до нижнего ордовика.
