Брайан Свитек - Кости: скрытая жизнь. Все о строительном материале нашего скелета, который расскажет, кто мы и как живем

• Название: Кости: скрытая жизнь. Все о строительном материале нашего скелета, который расскажет, кто мы и как живем
• Автор: Брайан Свитек
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2019
• ISBN: 978-5-04-102897-8

Кость – это чудо. Это крепкий и способный к адаптации строительный материал, существующий более 500 миллионов лет эволюции. Возможно, ни одна другая составляющая человеческого тела не имеет такого научного и культурного значения. Кость наполнена жизнью, и одновременно она является общеизвестным символом смерти. Брайан Свитек рассказывает о костях с особым шармом и энтузиазмом. В этой книге он объясняет, как появился наш скелет, какие функции он выполняет и что наши потомки смогут узнать о нас, когда эти удивительные скопления минералов и белка будут единственным, что мы после себя оставим.

---

Все эти движения и встряски также привели к появлению у первых зверей одной из самых странных костей во всем нашем скелете. Я имею в виду коленную чашечку – закругленную кость, расположенную в месте соединения голени и бедра. Особенным ее делает тот факт, что коленная чашечка является так называемой сесамовидной костью – то есть костью, растущей внутри сухожилий. Между вашими коленными чашечками и остальным скелетом нет жесткого крепления. Они удерживаются между вашими квадрицепсами и надколенными сухожилиями, прямо над местом, где встречаются бедренная и большая берцовая кости. Когда вы появились на свет, ваши коленные чашечки были сухожилиями, однако уже к трем годам полностью окостенели.

Мы не единственные существа с коленными чашечками. Надколенники как минимум однажды возникали в ходе эволюции у птиц, многократно появлялись у ящериц и млекопитающих, причем практически все эти виды обзавелись ими в Юрский период. А все потому, что надколенник весьма полезен в быту. Будь то у птицы, кошки или у нас с вами, эта необычная кость может выступать в качестве рычага, поддерживающего вес животного, когда оно стоит или двигается. Кроме того, эта кость помогает держать ноги прямо, коленные чашечки являются частью опорно-двигательного аппарата у лошадей и других животных, позволяя держать колени в согнутом состоянии неподвижно. Нам практически ничего не известно о том, какую функцию выполняли коленные чашечки, когда они только появились в ходе эволюции, ведь и удерживающие кость сухожилия, и сама кость были тогда гораздо тоньше и еще не до конца сформировались. Возможно, все дело попросту в преодолении определенного порога, когда особи, которым посчастливилось стать обладателями сесамовидных костей в коленном суставе, оказались лучше приспособлены справляться с нагрузкой при беге, а также, по счастливому стечению обстоятельств, оставили после себя больше потомков, продолживших их начинание. Никто не знает этого наверняка, однако коленные чашечки запросто могли стать еще одной счастливой случайностью, которая помогла собрать нас в известном нам виде.

Звероподобные животные сделали еще один вклад в наш с вами скелет, который гораздо труднее обнаружить, во всяком случае глазами. Проведите по заднему краю вашей челюсти до болевой точки прямо под ухом. Здесь, где ваш ушной канал входит в череп, расположено отверстие под названием «слуховой проход». Он ведет к вашему внутреннему уху, и внутри этой полости находятся три крошечные косточки, именуемые молоточком, наковальней и стремечком.

Эти три косточки глубоко внутри выстроены в виде эдакой миниатюрной машины Голдберга. Слуховой проход заканчивается барабанной перепонкой. Представьте себе мембрану барабана, натянутую на отверстие. Молоточек соединяется с мембраной, следом за ним идет наковальня, а затем стремечко, и все три кости образуют своеобразный рычаг, передающий вибрации – которые мы, если все работает правильно, слышим в виде звука, – нам в ухо. Этот процесс происходит постоянно. Именно благодаря этим трем не знающим усталости крошечным косточкам я, набирая сейчас текст, слышу стук своих пальцев по клавиатуре, тихо играющую в колонке передо мной песню Led Zeppelin «Over the Hills and Far Away», а также свою храпящую на диване рядом собаку по кличке Джет.

Благодаря нашим звероподобным предкам известно, что уши – это модифицированные кусочки челюсти. Взгляните на нижнюю челюсть первых звероподобных существ вроде нашего приятеля диметродона – и вы увидите целую мозаику костей. Если же проследить дальнейшую эволюцию вплоть до наших предков-цинодонтов, то можно заметить, что костей нижней челюсти становилось все меньше и меньше, пока вся челюсть не оказалась единой костью. Что же случилось с теми остальными косточками? Из-за близости к уху их расположение оказалось идеальным для улавливания вибраций, которые мы воспринимаем как звук, и они были модифицированы, чтобы соответствовать этой задаче. Челюсть и ухо эволюционировали сообща, став потрясающим примером того, как эволюционная модификация создает невероятные изменения. Механизм поглощения пищи нашими предками способствовал появлению у нас, млекопитающих, чувствительных ушей, чтобы мы могли внимательно прислушиваться к окружающему миру, не говоря уже о том, чтобы сочинять наполнившую наши жизни музыку. Если бы не наши звероподобные предки, не было бы никаких электрогитар – кому захотелось бы жить в таком мире?

Но нам нужно двигаться дальше по временной линии эволюции нашего с вами скелета. Следующая глава истории жизни на нашей планете – мезозой – ознаменовалась всплеском млекопитающих. Разумеется, крошечные зверьки лишь путались под ногами гигантских динозавров и в целом оставались небольшого размера, однако первые млекопитающие совершенно не ленились эволюционировать. Они значительно расширили свое разнообразие, захватили множество ниш и приняли всевозможные формы, начиная от древних аналогов белок и ежей и заканчивая похожими на барсуков видами, питавшимися детенышами динозавров. Но это уже совсем другая история. Нас же интересует момент апофеоза владычества динозавров, а именно время незадолго перед тем, как астероид ударил туда, где сейчас находится полуостров Юкатан, – когда появились первые приматы.

На самом деле ни одно животное не может претендовать на звание первого примата. Гены и анатомия различных популяций млекопитающих постоянно видоизменялись – от особи к особи, от популяции к популяции. И тем не менее окаменелости позволяют нам отследить момент отделения приматов от всех остальных млекопитающих в виде существа под названием Purgatorius unio[2] – весьма подходящее название для млекопитающего, которое натерпелось невзгод на закате царствования динозавров и в качестве наивысшей награды получило чудесный новый мир, где представители этого вида могли в свое удовольствие лазать и носиться по влажным лесам.

Как именно выглядел Purgatorius unio, не совсем понятно. О нем известно лишь по фрагментам окаменелостей, обнаруженных в местечке под названием Purgatory Hill в штате Монтана. И тем не менее, несмотря на столь скудные знания о его скелете, зубы, таранная кость и другие обнаруженные фрагменты этого существа открывают нам нечто важное о Purgatorius и его вкладе в строение нашего с вами тела.

Лодыжки первых приматов уже были приспособлены к постоянной беготне и прыжкам с ветки на ветку. Это согласовывалось с эволюционной экспансией деревьев, приносящих соблазнительные семена и фрукты. С исчезновением динозавров мир стал для приматов настоящим раем. И хотя большинство сохранившихся скелетов Purgatorius все еще ожидают, пока их найдут, занимаемое ими место между насекомоядными млекопитающими и появившимися позже чем-то похожими на белку видами – официально относящимися к подотряду plesiadapiformes, – как правило, наталкивало палеонтологов на мысли о существе, похожем на тупайю. Представьте себе Purgatorius, семенящего вдоль ветки, обильно усыпанной спелыми, мясистыми фруктами. Уцепившись задними лапами, он тянется вниз своими когтями, чтобы сорвать благоухающий плод, а затем улизнуть с ним в укрытие и хорошенько полакомиться.

Столкнувшись с этим древним приматом вживую, вы бы наверняка сочли его за какую-то белку с длинной мордой. Приматы уже отделились от остальных млекопитающих, однако ключевые признаки, которые столь нам близки – способные хватать руки с противопоставленным большим пальцем и обращенные вперед глаза со взглядом, смотрящим прямо на тебя, – пока еще не появились. Purgatorius и похожие на него приматы лишь заложили основные предпосылки для появления этих черт из всех возможных анатомических вариантов, и именно жизнь на деревьях наделила наших предков этими особенностями.

У всех современных приматов глаза обращены вперед. Это одна из характерных особенностей нашего семейства, которая была свойственна также многим охотившимся на наших предков хищникам. Все дело в том, что направленные вперед глаза наделяют нас бинокулярным зрением и способностью лучше оценивать расстояние, что довольно полезно, когда живешь на деревьях. Любая среда обитания трехмерна, однако в некоторых условиях это важнее, чем в других.

Для того чтобы карабкаться по веткам и прыгать между ними, необходимо уметь правильно оценивать расстояние, чтобы не упасть и не получить травму, а то и вовсе не умереть. Более того, первые приматы, скорее всего, питались насекомыми, и из-за особенностей обмена веществ этим маленьким энергичным млекопитающим часто требовалась еда (27). Чем меньше животное, тем быстрее оно сжигает калории, а как можно видеть на примере современных небольших приматов, таких как долгопяты и мышиные лемуры, насекомые представляют собой отличный источник высокопитательной пищи. Таким образом, потребность в бинокулярном зрении была невероятно высока. Необходимость хватать быстро движущуюся добычу в непростых условиях стала стимулом, ускорившим появление приматов, способных точно определить, насколько далеко от них расположена очередная ветка или вкусный жучок. Кроме того, такой способ охоты может объяснить развитие кистей рук, которое открыло для нас совершенно новый мир возможностей. Если первые приматы хоть сколько-нибудь походили на современных, то они не ловили добычу ртом. Крепко уцепившись за ветку ногами и хвостом, они хватали мух и жуков руками и уже потом разгрызали внешний скелет своих членистоногих жертв. Ловкие руки позволили приматам срывать фрукты и листья, а также обеспечили их более крепкой хваткой. Одни из самых отдаленных наших родственников среди всех приматов, мышиные лемуры, ловят мотыльков прямо в воздухе, тем самым копируя поведение наших предков в эоцене.