От плавников к конечностям

У современных рыб мышцы, контролирующие движения парных плавников, находятся внутри тела. Наружу выступают только тонкие мембраны, поддерживаемые тонкими костистыми подпорками. Мы же произошли от кистеперых рыб – древнего типа костных рыб, у которых мышцы, контролирующие движения парных плавников, располагались снаружи, в мясистых отростках, заканчивающихся плавниками. Сегодня такой тип рыб представлен лишь немногими дожившими до наших дней видами, вроде целаканта в Индийском океане или тропических пресноводных двоякодышащих рыб, но в древности, примерно до 255 миллионов лет назад, они были очень широко распространены в пресноводной среде обитания.

Кистеперая рыба пандерихтис (длина примерно 1 м).

Биологи пока не знают, почему у кистеперых рыб возникли такие мясистые плавники. По мере того как некоторые виды рыб покидали моря и осваивали новые места обитания, реки, озера и болота, они все чаще попадали в мелкие водоемы. Мясистые плавники, скорее всего, помогали им пересекать самые мелководные участки, поросшие растениями. Во время плавания такие плавники помогали рыбам увереннее двигаться вперед, отталкиваясь от камней или водорослей. На небольшой скорости движения этих плавников дополняли движения хвоста.

В любом случае мясистые плавники оказались весьма удачным нововведением для пресноводной среды обитания. У некоторых групп рыб плавники на конце выростов и вовсе утратились, сменившись рядом костей. Ими можно было цепляться за камни и растения; возможно, благодаря им увеличивалась поверхность выростов, а следовательно, и сила отталкивания от воды. Какова бы ни была причина, но эти костистые отростки позже превратились в пальцы рук и ног.

Такие древние рыбы, передвигавшиеся по озерам и болотам с помощью своих примитивных мышечных «конечностей», постепенно приспосабливались к жизни на мелководье, но здесь их поджидали опасности, с которыми их морские предки ранее никогда не сталкивались.

Легкие

Пресные водоемы, особенно мелкие, во время жары катастрофически теряют кислород. Даже при 15 °C вода содержит лишь треть кислорода от того количества, что содержится в атмосфере. Сегодня многие пресноводные рыбы реагируют на его недостаток так: они всплывают к поверхности, где содержание растворенного кислорода выше. Там некоторые виды рыб даже приспособились хватать насекомых, летающих над поверхностью воды, заглатывая при этом немного воздуха. От этого остается лишь один шаг к потреблению кислорода непосредственно из воздуха, необходим только способ усваивать его.

У современных рыб дыхательные органы развивались несколько раз независимо у разных групп, живущих в пресных водоемах с резкими сезонными колебаниями уровня содержания кислорода. В качестве примера можно привести электрического угря, который заглатывает воздух и впитывает кислород через тонкую кожу в ротовой полости, а также хоплостернума из семейства панцирных сомов, который тоже заглатывает воздух и усваивает его в кишечнике, где имеются участки с особо тонкими кровяными сосудами. Нетрудно представить, что древние рыбы, обитающие в схожей среде, научились дышать воздухом по той же причине. Чем лучше у них это получалось, тем меньше они зависели от воды и тем больше у них было шансов выжить. У некоторых рыб даже появились специальные органы для усваивания атмосферного воздуха, которые мы называем легкими.

У эмбрионов всех дышащих воздухом позвоночных, в том числе и у нас, легкие развиваются из выроста кишки зародыша, а это дает повод предположить, что наши древние предки-рыбы заглатывали воздух и усваивали его в кишечнике подобно современному хоплостернуму. Это также объясняет, почему мы дышим и поглощаем пищу через одно и то же отверстие, то есть через рот, и почему дыхательное горло ответвляется от пищевода в горле. (Мы также можем дышать носом, но это всего лишь трубка, ведущая к ротовой полости.)