Феномен мозга. Тайны 100 миллиардов нейронов

Кенгуру и «медвежата» коала на эвкалиптах – очень милые и привлекательные представители животного мира. Особенно на расстоянии. Но что могут эти животные? Они почти неприручаемы, потому что их крайне трудно научить даже узнавать хозяина и выполнять самые простые команды. (Кенгуру даже в цирке выступают, между прочим. Так что про неприручаемость лучше промолчать.) Это теплокровные животные, они кормят детенышей молоком. Но очень примитивные, с мозгом, который мало отличается от мозга крокодила или варана. Они такими рождаются, и не коалам и кенгуру конкурировать с «настоящими» млекопитающими. (Тут вы сами себе противоречите про цефализацию. У этих животных была возможность развиваться в этом направлении. И почему не пошло? Что стало помехой? Видимо, для эволюционных преимуществ нужны и другие факторы.)

По не понятной до сих пор причине (да по той же, что и в доледниковые времена – все устойчивые формы удобны для выживания) в Австралии появились почти полные аналоги «настоящих» млекопитающих: сумчатые белки, тигры и барсуки даже внешне похожи на тех, что обитают на евразийском материке. Даже расцветка примерно такая же. Но стоит высшим млекопитающим появиться в Австралии, как они стремительно вытесняют сумчатых «родственников».

Чего стоит хотя бы история с кроликами… Завезли их в Австралию в 1859 году с самыми благими целями: разводить и есть. Кролики сбежали и начали плодиться невероятными темпами. Вскоре, всего лет за 50, милые лопоухие создания заняли весь юг континента.

Биологи с глубокомысленным видом говорят, что у них в Австралии не было естественных врагов. Детский вопрос: а что, в Австралии хищников нет? Такой же детский ответ: конечно, есть. Попытка развести новые виды – вообще дело очень трудное, потому что местные хищники мгновенно понимают, что получили новый источник вкусной еды, и начинают тесно общаться с пришельцами. А вот австралийские хищники кроликов ловят слабо… Кролики для них слишком активные, стремительные и умные. Слишком неуловимая добыча. А для кроликов местные хищники неповоротливы и туповаты. (Боже! Кролики умны?!! Да где ж вы такое видели? Они действительно гораздо проворней и очень активно плодятся, что для сумчатых почти нонсенс. Кроме того, не так уж их было много – таких сумчатых хищников, чтобы истребить всю эту массу кроликов. Не поспели они народиться. Потому и не сожрали всех. Кролики же росли в геометрической прогрессии.)

Там, где расселялись кролики, до 1900 года вымерло несколько видов кенгуру. Почему?! Да потому, что кролики могли кормиться на разреженных пастбищах. Кенгуру еды не хватало, а кроликам очень даже хватало. Плодородные пастбища начали превращаться в пустыни, жители штата Западная Австралия начали принимать меры: они решили отгородить запад континента забором.

Забор № 1 для защиты от кроликов строили 400 человек с 1901 по 1907 год. Получился он длиной в 3253 км. Проволочно-сетчатое ограждение, натянутое между деревянными столбиками, кролики не могли перепрыгнуть. «Зато» они отлично могли прокопать под ним ходы. И тогда Забор № 1 стали патрулировать: проложили вдоль него грунтовую дорогу и стали ездить по ней в двуколках, влекомых верблюдами. Увидел патрульный кролика – открыл огонь. Увидел патрульный норку – тут же ее закопал, обрушил, уничтожил любым способом.

Скоро верблюдов стали заменять автомобилями: на них и ездили вдоль стены. А верблюдов… отпустили на свободу. История повторилась, и верблюды конкурировали с австралийскими животными не хуже кроликов. Когда возле каждого колодца стало собираться до 200 верблюдов, австралийцы снова забили тревогу. Там, где проходило такое стадо, не оставалось ни кенгуру, ни растительности. А кенгуру, хоть и двигаются быстро, но долго не выдерживают. Верблюды все сожрут – и идут дальше, в еще не обглоданные ими районы. А кенгуру погибают от бескормицы. Кролики, правда, остаются.

Австралийцы стали стрелять верблюдов с вертолетов. Так до сих пор и стреляют. Только верблюды ведь умные, у них крупный, сложно устроенный мозг. Они стали удирать, как только заслышат шум двигателя, а слышно вертолет, в зависимости от условий, за 2 или 4 часа до его появления. Так австралийцы за ними до сих пор и гоняются. А вдоль Забора № 1 для защиты от кроликов ездят на автомобилях. (Все животные прячутся от громких звуков, будь то хоть рыба.)

Есть в Австралии и еще один забор… Он уже не против кроликов, а против собак динго. Славные, симпатичные собачки! Лохматые такие, размером с небольшого волка. Очень сильные, выносливые, бегучие. Когда их завезли в Австралию, неизвестно. Предполагают, что 30 тысяч лет назад, но есть версия, что 4, 3 или 2,5 тысячи: уже не австралийские аборигены, а экипажи малайских кораблей. В общем, никто не знает, когда появились в Австралии динго.

Но хорошо известно, что после их появления в Австралии исчезли сумчатые хищники. Сумчатый волк полностью, как и не было, около 3 тысяч лет назад. Внешне тилацин напоминал крупную собаку – туловище у него было удлиненное, 100–130 см, высота в плечах – около 60 см, вес до 25 кг. Череп сумчатого волка также напоминал собачий и по размерам мог превышать череп взрослого динго. Только вот мозга в этом черепе было куда меньше.

Другой хищник тоже был с небольшую собаку: длина тела – до 80 см, рост – до 30 см, вес – до 12 кг. Но своим тяжелым телосложением и темной окраской зверь напоминает скорее миниатюрного медведя. За свой «ангельский» характер и издаваемые жуткие крики его и назвали «сумчатый дьявол». Он исчез в Австралии примерно 600 лет назад, за 400 лет до появления европейцев.

Оба эти хищника сохранились на острове Тасмания: туда не проникли динго. Европейцы в конце концов истребили сумчатого волка, а сумчатый дьявол до сих пор рычит и дико вопит в горах Тасмании.

Почему динго истребил сумчатых хищников?! А он их и не истреблял, он их вытеснял. Там, где прекрасно кормился динго, не хватало корма для более тупых и менее подвижных сумчатых. Нормальная конкуренция. (Да, опять же дело не в мозге, а более продвинутой физиологии, выносливости, подвижности тела и, хоть вы все время и выступаете против этого, в способности приносить больше потомства. И его физической выживаемости. Динго – автомат-убийца. И уж инстинкты и органы чувств, конечно, развиты лучше. Но они безумно далеки эволюционно. И сумчатым не с кем было конкурировать и некуда двигаться – все и так было очень хорошо. Просто отдельно взятый рай.)

Когда европейские поселенцы завезли в Австралию овец, динго очень обрадовались. По некоторым данным, их численность за считаные десятилетия увеличилась примерно в 100 раз. Одни фермеры не от хорошей жизни перешли на разведение крупного рогатого скота: с коровами динго не могли так просто справиться. Другие разбрасывали отравленные приманки и отстреливали диких собак. Третьи стали огораживать свои владения проволочными сетками. К концу XIX века юго-запад Австралии оказался вдоль и поперек затянут проволочной сетью, вдоль которой ходили или ездили на лошадях хмурые дядьки с двустволками.

Постепенно овцеводы и местные власти решили заменить беспорядочную разнокалиберную сеть одним общим забором и содержать его за счет специального налога с владельцев земли.

В 1960 году три овцеводческих штата – Квинсленд, Южная Австралия и Новый Южный Уэльс – объединили свои защитные изгороди в единую стену. Некоторым участкам забора свыше ста лет. Другие сверхсовременны: через проволоку пропущен отпугивающий электроток, вырабатываемый солнечными батареями.

Каждый километр ежедневно контролируется специальными обходчиками: около 50 человек на вездеходных джипах. У забора построены хижины, где обходчик может переночевать, там есть рации и даже телевизоры.

Что интересно: сами динго сетку не рвут и не подкапывают. Наверное, им это просто не нужно, пищи хватает. Сетку рвут дикие верблюды, быки, даже кенгуру и страусы эму. Под изгородь подкапываются кролики. Наводнения и сильные дожди подмывают стальные и деревянные столбы, ржавчина съедает сетку, ветры заносят ее песком. Изгородь валят падающие деревья. Динго охотно пользуются возможностью пролезать в бреши, и потому вопрос жизни и смерти – как можно раньше обнаружить эти дыры.

Сегодня антидинговая ограда протянулась на 8500 км – от города Тувумба в Квинсленде до Большого Австралийского залива. Длиннее Великой китайской стены!

Все как в Австралии

Собственно, в Австралии произошло то же самое, что и во всем мире: обладатели более совершенного мозга вытесняли тех, у кого мозг «не дотягивал». Почему именно в Австралии сохранились сумчатые? Да потому, что именно этот континент отделился от других до того, как появились на Земле высшие млекопитающие.

До сих пор спорят, существовал ли на Земле испокон веку единый суперконтинент Пангея или он «собрался» из осколков других материков в середине палеозоя, Эры Древней жизни. В любом случае этот колоссальный материк начал раскалываться и расходиться уже в конце палеозоя, не менее 400 млн лет назад.

Колоссальный сверхматерик, почти вся суша планеты, раскололся на два сверхматерика поменьше: Гондвану и Лавразию. Лавразия включала будущие Евразию и Северную Америку. Именно она сделалась основным полем дальнейшей эволюции.

На единой пока Пангее от земноводных пошли две группы животных: пресмыкающиеся и зверозубые пресмыкающиеся. Зверозубые потому так и называются, что зубы у «обычных» пресмыкающихся одинаковые, конические, а у зверозубых – разные, имеющие разные функции, как у зверей.

Среди пресмыкающихся были очень различные животные – от тупых и малоподвижных до быстрых, активных, энергичных. Стало классическим говорить о том, что у колоссального диплодока длиной 20 метров и весом до 30 тонн головной мозг был размером с мозг новорожденного котенка. И что другой мозг, на крестце, управлял движениями задних ног и хвоста. Он по размерам был даже больше головного. Диплодок и означает по латыни «двудум».

Животное это было колоссальное и уже потому малоуязвимое даже для крупных хищников. Но тупое и с низкой энергетикой. Голова у диплодока ненамного больше лошадиной, и если такую тушу кормили через такую маленькую голову, очевидно – еды туше требовалось немного.

Ученые и сами посмеивались над «интеллектом» «двудума». В рассказе академика Обручева диплодок сжирает шляпу путешественника во времени, приняв ее за корм[12 - См.: Обручев В.А. Видение в Гоби // Обручев В.А. Путешествие в прошлое и будущее. М., 1965.]. В раннем рассказе Стругацких двудум шагает по колено в воде, мерно опускает в воду голову, вынимает с водорослями во рту и ест. Кто-то хищный откусывает ему голову, а дурак диплодок еще долго так же мерно шагает, погружая то, что осталось, в воду[13 - См.: Стругацкие А. и Б. Полдень, XXII век. М., 1975.].

В XIX и в начале XX века всех динозавров считали чем-то вроде огромных ящериц – тупыми, нелепыми, вялыми. К середине XX века стало очевидно: одновременно с такими существовали группы двуногих динозавров, которые были почти что теплокровными, активными, с большим мозгом. Эти динозавры, скорее всего, заботились о своем потомстве, охраняя свои яйца и оберегая детенышей. Вероятно, эти подвижные виды жили стадами или небольшими семейными группами. Один американский ученый предложил считать их «скорее птицами, чем ящерицами» и был совершенно прав. Тем более пресмыкающиеся этого типа и правда предки птиц. Причем птицы происходили от пресмыкающихся не раз и не два.

Начать с того, что еще в XIX веке найдена была «первоптица» – археоптерикс. Откровенное промежуточное звено между пресмыкающимися и птицами; сложение почти что ящерицы, полный клюв конических зубов, но крылья, перья, хвост с рулевым оперением… Жил он 150–160 млн лет назад. По Земле шествовали колоссальные бронтозавры и диплодоки, огромные ящеры становились все больше и больше, а уже началось развитие существ с другим объемом мозга, поведением и органами чувств.

Есть основания полагать, что и археоптерикс вовсе не был «первоптицей». В 1984 году британский палеонтолог Шанкр Чаттерджи обнаружил ископаемые останки птиц возрастом 225–210 млн лет. Причем они больше похожи на современных, чем археоптерикс!

Не все признают, что это птицы. Ряд палеонтологов считают, что Чаттерджи нашел высокоорганизованных пресмыкающихся. Но если и так – важно, что уже 210 и 225 млн лет назад существовали создания, о которых трудно сказать – пресмыкающиеся это или птицы.

А ведь это речь только о летающих птицах. Есть еще такие существа, как страусы. На первый взгляд совершенно невероятно, чтобы огромные птицы были прямыми потомками динозавров. Но ведь все их черты налицо: двуногие, с клювами, бессильными верхними конечностями… страусы, в том числе и австралийские страусы эму, и казуары Новой Гвинеи, и нанду Южной Америки. Относятся ли к ним колоссальные, весом в 500 кг, эпиорнисы Мадагаскара и моа Новой Зеландии, еще неясно, тут много разных предположений.

Иногда появляется гипотеза, что страусы и громадные хищные птицы-фороракосы Южной Америки и подобные фороракосам птицы Австралии – прямые потомки динозавров.

А другие ученые полагают, что страусы никогда не поднимались в небо, поскольку ведут свое происхождение от древних предков пернатых еще с тех времен, когда птицы не умели летать совсем, и представляют собой отдельную ветвь эволюции.

Третьи же думают, что пращуры современных страусов все же парили в небесах, но в процессе эволюции эта способность оказалась утраченной, в результате чего они окончательно перешли на наземный образ жизни.

Чтобы приготовить яичницу, нужно сначала разбить яйца… Это же действие позволяет получить новые сведения об эволюции птиц и динозавров – предмете горячих споров среди крупнейших биологов. Поэтому так и поступили Алан Федуччиа и Джулия Новицки из университета Северной Каролины. Они вскрыли целый набор страусиных яиц, содержащих эмбрионы на разных стадиях развития, и нашли в них доказательства того, что птицы не произошли от динозавров. Еще они нашли первые конкретные доказательства присутствия у птиц большого пальца. «Кто бы ни был предок всех пернатых, у него на лапах было по 5 пальцев, а не по три, как у тераподов», – утверждает Федуччиа, профессор биологии.

Ученые впервые как следует рассмотрели под микроскопом страусиные эмбрионы на ранних стадиях развития. Они выяснили, что зачатки костей лап и «пальцев» появляются примерно на 8-й день развития в яйце. Кости, которые могли бы вырасти в большие пальцы, появляются примерно на 14-й день, а к 17-му уже исчезают. Поскольку ранее объектами исследования становились зародыши на более поздних стадиях развития (незадолго до вылупления или непосредственно в этот момент), то никому до сих пор не удавалось получить убедительные доказательства существования у птиц большого пальца.

Федуччиа, один из самых яростных критиков теории происхождения птиц от динозавров, сообщил, что обнаруженные им анатомические характеристики – не единственное ее опровержение. Основная проблема состоит в хронологической неувязке – птицевидные динозавры появились через 25–80 млн лет после времени жизни древнейшей известной птицы (150 млн лет назад).

Близкое и пристальное изучение скелетов птиц и динозавров также показывает многочисленные различия: у динозавров-тераподов были загнутые зазубренные зубы, а у древнейших птиц они были прямыми и незазубренными. Они по-разному крепились к челюсти и в разное время менялись.

Скорее всего, считает Федуччиа, у птиц и динозавров был общий еще более древний предок. У обеих групп тело приспособлено для прямохождения на задних ногах. Как отметил исследователь, «теперь становится ясно, что вопрос о происхождении птиц гораздо сложнее, чем считалось раньше»[14 - News.Battery.Ru – Аккумулятор Новостей, 29.08.2002.].

А есть еще и нелетающие приморские птицы – пингвины. Как и страусы, появились они на континенте Гондваны – на той ее части, которая оказалась слишком близко от Южного полюса и начала обледеневать. Одним словом, часть пресмыкающихся стремительно становилась птицами уже в Эру Средней жизни, в мезозое. Эта эра датируется от 251 млн до 65 млн лет назад, и в течение долгого времени считалась периодом господства пресмыкающихся. А похоже, кое-где пресмыкающихся уже начали вытеснять более умные существа – млекопитающие.

Млекопитающие произошли не от пресмыкающихся, а от особого класса животных: разнозубых пресмыкающихся. Это тоже рептилии, но вовсе не гигантские. Судя по всему, некоторые из разнозубых пресмыкающихся имели шерсть и волоски-усики на конце мордочки. Возможно, у них были уже и молочные железы[15 - См.: Еськов К. История Земли и жизни на ней: От хаоса до человека. М., 2004.].

Эти существа начали порождать млекопитающих в последний период мезозоя: Меловой (99–66 млн лет назад). Это были однопроходные, клоачные – примитивные первозвери, которые откладывают яйца и имеют только один выводящий мочу и кал проход (как пресмыкающиеся и птицы).

Детеныш вылупляется из яйца, но когда самка откладывает яйцо, зародыш уже очень крупный. Вылезая из яйца, он начинает слизывать молоко матери: у мамы нет сосков, у детеныша – губ. Сосать и нечего, и нечем.

Примерно в то же время, 100 млн лет назад, в Северной Америке появились и первые сумчатые животные. Материки раскалывались и «уплывали» друг от друга. Гондвана разделилась на несколько континентов, у каждого из которых – своя судьба. Долгое время на всех континентах Гондваны не было высших плацентарных млекопитающих: они появились в Лавразии, а на континенты Гондваны попасть не успели: они уже «уплыли».

Плацентарными высших млекопитающих называют потому, что зародыш соединен с мамой плацентой, развивается у нее внутри, а после рождения сосет молоко из сосков. У плацентарных млекопитающих мозг и органы чувств развиты лучше, чем у клоачных и сумчатых.

Из всех континентов Гондваны судьба Антарктиды оказалась наиболее трагичной: весь ее растительный и животный мир погиб после обледенения, из наземных обитателей уцелели только пингвины. Африка и Индия в конце концов «причалили» к Евразии. После этого на эти континенты хлынули высшие плацентарные млекопитающие, и все сумчатые и однопроходные там погибли.

Южная Америка долго жила со странной фауной сумчатых и самых примитивных плацентарных. Сумчатые животные проникли из нее в Северную Америку, оттуда в Европу и Африку… но полностью вымерли примерно 20 млн лет назад.

В Южной же Америке примитивные млекопитающие создали формы, очень напоминающие высших животных Лавразии. Пиротерии похожи на мастодонтов, таксодонты – на бегемотов.

По непонятным причинам ни один из здешних отрядов плацентарных не дал хищных форм. Все хищники Южной Америки – исключительно сумчатые, причем тоже до смешного похожие на тигров, саблезубых кошек и волков.