Пламенный насос. Естественная история сердца - [26]

Еще немного остановимся на теме сверхразмерных существ – мы живем в мире, где ограничения, налагаемые законами физики, предписывают: большинство киношных чудовищ моего детства на самом деле не могли бы существовать никогда. На ум сразу приходит Мотра, чешуекрылое размером с дирижабль. Хотя открытая система кровообращения, обнаруженная у насекомых, прекрасно подходит для маленьких и легких, мы видели, что она просто неприменима для гигантов. Но опять же, исключения бывают.

Наиболее впечатляющие из них – примерно 120 видов королевских крабов (семейство Lithodidae), которые могут достигать веса в 18 килограммов и размаха ног почти два метра. Еще одно водное размерное исключение – гигантский моллюск Tridacna gigas, способный сдвинуть стрелку весов на положение соответствующее примерно 250 килограммам, ширина которого может достигать более 1,2 метра. Их способность достигать подобных размеров связана со стационарным (сидячим) образом жизни, относительно низкими затратами энергии и, соответственно, низкими энергетическими потребностями[52].

Однако королевские крабы ведут более активный образ жизни. Ключевой фактор, позволяющий им стать огромным исключением из правил, – то, что они живут в морской воде, где ограничивающее влияние силы тяжести намного меньше, чем в воздухе.

Тело гигантского краба в океане испытывает притяжение гравитации, но из-за подъемной силы воздействие, тянущее его вниз, уменьшается. Это означает, что крабу требуется меньше усилий, чтобы стоять и передвигаться в водной среде, и открытая система кровообращения может удовлетворить его потребности в энергии и питательных веществах. Но, поскольку подъемная сила в воздухе намного меньше, если бы вы вытащили королевского краба на пляж, он оказался бы недостаточно сильным, чтобы поддерживать тело, противостоя гравитации. Открытая система кровообращения не сможет и обеспечить повышенные метаболические требования такого гигантского организма, даже если он сумеет пережить путешествие на пляж.

Так что – да, есть некоторые исключения из правила размера, но такие явления следует ожидать в животном царстве, разнообразие которого может удивить даже экспертов[53].

От щетинохвосток с двунаправленными кровеносными сосудами до гигантских кальмаров с тремя сердцами: удивительное разнообразие беспозвоночных четко отражается в их сердцах и системах кровообращения. Хотя окаменелая летопись мягкотканых структур предоставляет гораздо меньше материала для исследователей, изучающих раковины, кости и подобные штуки, совершенно ясно, что системы кровообращения эволюционировали в различных группах животных многократно и многообразно. То есть, хотя мы и можем исследовать родственные связи между группами животных и работу органов, подобных тем, что составляют их системы кровообращения, все же трудно определить происхождение кровеносных структур, таких как гемокоэль, вспомогательные сердца или, если уж на то пошло, гемолимфа, которая их заполняет.

В последующих главах мы вернемся к позвоночным, и проследить пути эволюции будет проще. Это потому, что количество моделей кровообращения у них гораздо более поддающееся исчислению и изучению, а кроме того, существует относительно четкая ископаемая летопись переходов, происходящих между рыбами, амфибиями и наземными позвоночными, такими как рептилии, птицы и млекопитающие. В конце концов, на сегодняшний день известно всего около 65 тысяч видов позвоночных, тогда как видов одних только жуков примерно в 5,5 раза больше. Конечно, системы кровообращения позвоночных тоже варьируют, и многие различия возникли при переходе от водного к наземному образу жизни. И опять же, многие из этих адаптаций помогут проиллюстрировать ограничения и компромиссы, с которыми сталкиваются позвоночные – существа, места обитания которых различаются от чернильно-черных океанских глубин до охотничьих угодий на высоте тысячи футов над поверхностью земли.

5 Позвоночный бит

Очень здорово иметь большой мозг, плодотворное воображение, великие идеалы, но бесхребетный человек, обладающий всем этим, совершенно точно не совершит ничего полезного.

Джордж Мэттью Адамс

Я рос на южном берегу Лонг-Айленда и провел значительную часть детства и подросткового возраста, ловя рыбу у окрестных доков и пляжей. Вездесущие «резиновые капли», приросшие к пирсам и докам возле моего дома, были куда менее интересны, чем синие крабы, иглобрюхи и камбала. Эти капли часто называют «морскими брызгами» за их способность извергать из воронкообразных сифонов потоки воды – обычно когда их отрывают от пристанища, чтобы разглядеть, – в чем иногда был повинен и я. Однако я и понятия не имел, что с точки зрения эволюции эти похожие на картофелины шары были куда ближе ко мне и моим друзьям, чем к синим крабам, которых мы вылавливали с помощью сетей и фар.

Протохордовые – термин, который используется для описания нескольких групп беспозвоночных, считающихся ближайшими родственниками позвоночных. Протохордовые включают в себя несколько морских видов, например похожих на головастиков ланцетников (подтип бесчерепные) и миниатюрные желеобразные бочки под названием «асцидии» (они же оболочники или личиночнохордовые). Хотя трудно увязать внешность взрослых асцидий с синими китами или людьми, ученые полагают, что их личинки дают близкое представление о том, как выглядел предок первого позвоночного. Теперь, в продолжение нашей истории, мы узнаем, как эволюция изменила сердца позвоночных и как из простой трубки наших далеких протохордовых родственников возникло все разнообразие форм, включая четырехкамерное сердце синих китов и настырных двуногих, ответственных за то, что последние почти вымерли.