Древние животные > Древняя морская жизнь > Древние хордовые

Древние хордовые животные

Древнейшие хордовые животные (вероятные предки позвоночных) появились в Кембрии около 600 млн. лет назад в мелководном океане или озере. Эго были мелкие (до 10 см) рыбообразные мягкотелые животные с веретенообразным телом и отсутствием границы между туловищем и головой. У них был рот без челюстей, глаза, ноздри и жаберные щели.

Изученное ДНК свидетельствует о том, что первые хордовые могли появиться между протерозоем (1 миллиард лет назад) и эдиакарским вендом (544 миллионов лет назад). Однако первые окаменелости относятся именно к кембрийскому периоду: хайкоуихтис (Haikouichthys Ercaicunensis), миллокунмингия (Myllokunmingia) и чжунцзяньихтис (Zhongjianichthys), обитавшие 518 миллионов лет назад; пикайя (Pikaia Gracilens) и метасприггина (Metaspriggina Walcotti), жившие 505 миллионов лет назад.

Тип хордовых включает около 60 000 видов, большинство из которых - позвоночные, подобные нам, - рыбы, амфибии, рептилии, птицы и млекопитающие. Однако около трех процентов хордовых являются беспозвоночными, включая амфиоксов и крайне невероятную ветвь - оболочников. Некоторые из них выглядят как красное, жёлтое, фиолетовое, оранжевое и зелёное желе, размазанное по камням на морском дне или в приливных озёрах.

Предок позвоночных обладал мозгом с развитыми обонятельным, зрительным и слуховым отделами; хордой; нервной трубкой; элементами кровеносной системы связанными с глоткой; пищеварительным трактом.

Древнейшими хордовыми, известными по отпечаткам из раннего и среднего кембрия, являются хайкоуэлла и пикайя. Вдоль туловища хайкоуэллы располагался ряд мышечных сегментов; миосепты прикреплялись к хорде; над хордой располагалась нервная трубка; она расширялась спереди, образуя мозг; жаберные дуги несли жаберные лепестки.

Древние хордовые животные амфиоксы (или ланцетники) появились вскоре после пикайи и до сих обитают рядом с нами, предоставляя учёным замечательное окно в прошлое, через которое можно изучать поведение и генетический состав ранних хордовых. Они обитают на песке приливных отмелей, обладая, по сути, теми же анатомическими особенностями, что и пикайи. Это крошечные, полупрозрачные, похожие на рыб существа, у которых нет глаз, ушей или челюстей, но которые представляют собой одну из самых ранних глав в истории эволюции животных.

Изучая, как амфиоксус развивается от эмбриона до взрослой особи, исследователи наглядно прослеживают путь, пройдённый на протяжении тысячелетий нашими предками-хордовыми. Как и у пикайи, у амфиокса есть нервная связка, а под ней - хорда, которая действует как стержень жёсткости, на который опираются его сегментированные мышцы, когда он передвигается по песку. У него есть жаберные щели, позволяющие ему питаться мельчайшими частицами пищи из окружающей воды. Это животное определенно относится к хордовым.

Почему хордовые являются предками всех животных

Хордовые - один из 9 наиболее известных основных типов животных. Но хордовые - это нечто большее, чем просто необычная таксономическая группа. Они представляют собой важный поворотный момент в истории жизни на Земле.

Хордовые - первые существа, у которых развились структуры, которые позже стали основой всех самых удивительных доисторических и живых существ, которых вы любите, - от диплодока до мамонтов и всех позвоночных животных, живущих сегодня, вплоть до человека.

Главный ключ к пониманию происхождения и взаимоотношений древних хордовых и современных животных кроется не в общей анатомии, а в том, как их регуляторные гены управляют формированием взрослого организма. Ученые выделили и изучил гены амфиоксов, сравнили их с генами позвоночных и обнаружили поразительное сходство. На примере простого живого потомка хордовых мы видим, как гены, создавшие первых хордовых, могли также создать наше собственное тело.

Это означает, что животное, являющееся предком амфиокса и полностью на него похожее, должно быть помещено на первую страницу семейного альбома позвоночных, потому что в этом маленьком существе присутствовали гены, которые управляют нашим собственным развитием.

Если взглянуть на оболочковую личинку амфиокса под микроскопом, становится очевидной её поразительная связь с нами и остальными представителями семейства хордовых.

Первое сравнение, что придёт вам в голову, когда вы увидите личинку амфиокса, покрытую оболочкой, - это "головастик". Крошечное существо обладает теми же чертами - нервными окончаниями, хордами и жаберными щелями - что и все остальные хордовые, пока оно не прикрепляется к морскому дну или какому-либо другому неподвижному объекту и не превращается во что-то похожее на родственника медузы.

Другие беспозвоночные хордовые - сальпы - минуют личиночную стадию и вместо того, чтобы прикрепиться к одному месту, дрейфуют по океану в виде гигантских цепочек пузырьков. Стаи отдельных сальп могут быть гигантскими, достигая плотности до 25 000 особей на кубический метр и покрывая огромные пространства океана.

Да, возможно, древние хордовые очень маленькие и кажутся безобидными по сравнению с крупными членистоногими хищниками кембрия и ордовика. Но не обольщайтесь - одна из линий потомков этих маленьких существ в один прекрасный день будет править миром - вы догадываетесь, какая?

Самые первые позвоночные животные перешли границу с бесхребетным миром, адаптировав базовую схему строения тела хордовых, чтобы стать доминирующими хищниками в истории древнего мира. Древняя пикайя и современный амфиоксус - хордовые, и у них и других подобных животных нет позвоночника, черепа или сложных органов чувств и нервной системы. Что же должно было произойти с телом животного, подобного амфиоксусу, чтобы оно превратилось в рыбу (а именно рыбы и стали первыми позвоночными в древнем мире)?

Дело в том, что позвоночные действительно стали крупными, доминирующими животными, получив дополнительные гены. У мух около 10 000 генов, у кольчатых червей - около 13 000. А вот у мышей и людей, то есть млекопитающих, общее количество генов около 60 000. Позвоночные продублировали гены примитивных предков не один раз, а дважды. Затем они совсем немного изменили их, и у потомков хордовых появилось в четыре раза больше генов, которые создали совершенно новые структуры.

Увеличив в четыре раза объем генетической информации, доступной для развития и совершенствования, рыбы смогли бы развить сложные тела и навсегда изменить мир. Некоторые из новых дублированных генов участвовали в эволюции позвоночника - ключевой черты группы позвоночных, представители которой в конечном итоге будут доминировать на суше, в море и в воздухе. Эти фантастические клетки развили нервный тяж хордовых, образовав очень мощный компонент позвоночных, называемый нервным гребнем.

У хордовых этот нервный гребень практически не формируется, как и позвоночник. У настоящих позвоночных нервный гребень обладает достаточной генетической мощью от всех дублированных генов, чтобы создавать такие сложные структуры, как черепа, челюсти, зубы, а также элементы нервной системы. Используя этот мощный генетический инструментарий, рыбы стали первыми настоящими позвоночными.

Они унаследовали основную архитектуру всех хордовых, а затем, около 450 миллионов лет назад, появились кости, которые положили начало пути рыбам и позвоночным к мировому господству не только в море, но и на суше, и в воздухе. Кость - необыкновенный "строительный" материал, состоящий из живой ткани, которая может расти и реагировать на увеличение веса и воздействие внешней среды.

Строение хордовых

У хордовых в определенный момент развития появляются четыре общих признака: хорда, спинной полый нервный тяж, глоточные щели и постанальный хвост. По всей длине хордового проходит длинный, тонкий спинной полый нервный тяж - по сути, примитивная часть позвоночника позвоночных. Непосредственно под ним расположена собственно хорда - стержень из хряща, который считается предшественником наших позвоночных костей.

Сзади расположен заднепроходный хвост, который проходит дальше по телу, чем задний проход. Нужно отметить, что у нехордовых такого нет: их задний проход (если он у них есть отдельно ото рта) часто простирается до самого "хвоста или полностью располагается в другом месте тела.

Кровеносная система древних хордовых состояла из сердца, спинной и брюшной аорт и жаберной артерии. Ротовое отверстие было окружено короткими щупальцами и открывалось в пищевод, переходящий в кишечник.

Характерные черты тела, общие для всех хордовых, показаны на примере современного живого головохордового (ланцетовидного) - потомка раннекембрийских хордовых.

В то время как большинство других животных "строили" экзоскелеты (членистоногие, моллюски - и, собственно, так и остались в этих экзоскелетах навсегда) или вообще не имели "твёрдых частей" (иглокожие, медузы), у хордовых на спине появился жёсткий стержень, к которому крепились мощные мышцы, чтобы передвигаться в воде - конструкция, которая позже хорошо зарекомендовала себя и на суше.

Под хордой по диагонали в ткани переднего отдела организма врезаются глоточные щели, которые хордовые унаследовали от вторичноротых. У четвероногих эти щели превращаются в составные части уха и миндалин. Тетрапод буквально означает "четвероногий", что относится к филогенетической истории различных групп, которые эволюционировали соответствующим образом, хотя некоторые из них в настоящее время обладают менее чем двумя парами ходильных конечностей. К четвероногим относятся амфибии, рептилии, птицы и млекопитающие.

Позвоночные относятся к царству животных и типу хордовых. Напомним, что животные, обладающие двусторонней симметрией, могут быть разделены на две группы - простейших и вторичноротых - в зависимости от особенностей их эмбрионального развития. Вторичноротые, название которых переводится как "второй рот", состоят из двух типов: хордовых и иглокожих.

Иглокожие - это беспозвоночные морские животные с пятилучевой симметрией и колючим покровом на теле. К ним относятся морские звезды, морские ежи и морские огурцы. Наиболее заметными и известными представителями семейства хордовых являются позвоночные, но этот тип включает также две группы беспозвоночных хордовых.

Хорда не обнаруживается на постнатальной стадии развития позвоночных - она была заменена позвоночником.